Цементные долгожители

ДОРОЖНОЙ ОТРАСЛИ – НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Автодороги, где в качестве материала покрытия используется цементобетон, уже давно получили широкое распространение во многих странах. Так, в США их протяженность составляет порядка 100 тыс. километров, десятки тысяч километров таких трасс проложены в Европе, прежде всего в Германии, Испании и Франции. А самую протяженную сеть подобных дорог сумел построить Китай – на сегодня их сеть в КНР составляет около 120 тыс. километров. 

Такие дороги, по сравнению с принятыми у нас стандартами по срокам службы для асфальтобитумных покрытий, можно признать почти что вечными. Так, по данным Ассоциации бетонных дорог, цементобетонное покрытие может проработать до первого капитального ремонта от 25 лет до полувека. А вот и исторический факт: участок автобана Берлин – Штеттин с цементобетонным покрытием, введенный в эксплуатацию еще в 1936 году, эксплуатируется с полной загрузкой и сегодня.

Более того, президент ассоциации Global Pavement Consultants, объединяющей строителей цементобетонных дорог и производителей материалов для них в США, Майкл Эйрз, выступая на прошедшей 30 января в МАДИ VI Научно-практической конференции «Инновационные технологии: пути повышения межремонтных сроков службы автомобильных дорог», сообщил участникам мероприятия и вовсе, на первый взгляд, невероятный факт. Уже на протяжении многих лет в Соединенных Штатах широко практикуется строительство ЦБ-трасс, проектный срок безремонтной службы которых составляет не менее 100 лет. При этом каких-либо ограничений по осевой нагрузке для транспортных средств, движущихся по ним, не предусмотрено.

Почему же в России цементобетонные дороги пока еще не заняли существенной доли в общей протяженности нашей дорожной сети? Президент Ассоциации по развитию дорожного цементобетона и цементобетонных покрытий, проректор по научной работе МАДИ Виктор Ушаков, говоря о причинах крайне малой доли «бетонок» в России в общей сети дорог, отметил, что одной из проблем дорожной отрасли сегодня являются низкие сроки службы дорожных одежд и покрытий, а также высокие эксплуатационные затраты на поддержание дорог в нормативном состоянии. На сегодня такие затраты достигают уже колоссальных объемов. Это, как подчеркнул Виктор Ушаков, те самые средства, которые могли быть потрачены на увеличение протяженности российской дорожной сети. Причем данная ситуация порождает порочную обратную связь: расходы на содержание дорог растут в прямой пропорции от роста нагрузок на сеть, а нагрузки растут от того, что сеть не развивается, не увеличивается их пропускная способность. Ведь количество транспортных средств ежегодно растет примерно на 6–10%. Поэтому даже в национальном проекте БКАД говорится в основном не об увеличении протяженности дорожной сети, а о приведении в нормативное состояние тех дорог, что уже есть. 

«Как показывает зарубежный опыт, эффективным средством выхода из этой ситуации является широкое применение цементобетонных дорожных покрытий, – отметил Ушаков. – Чтобы было понятно, насколько значимую роль они играют в формировании транспортной инфраструктуры за рубежом, достаточно сказать, что все проекты государственно-частного партнерства в дорожной сфере в той же Германии выполняются только с применением цементобетонных покрытий. Когда мы сравниваем асфальтобетонные покрытия с цементобетонными, мы говорим о преимуществах и недостатках технологий их устройства и свойствах материалов. Я бы отметил два фактора, в чем они принципиально отличаются друг от друга. Первое – это влияние на них температуры и времени. Известно, что бетон не меняет свои физико-механические свойства при изменении температуры. Это позволяет нам иметь высокие сроки службы и прочностные показатели цементобетонных покрытий практически во всех климатических зонах вне зависимости от влияния на них окружающей среды. По бетонным дорогам мы можем пропускать значительное количество тяжелых транспортных средств, не ограничивать их движение даже в весенний период. Что касается асфальтобетона, то с повышением температуры он становится пластичным, и под действием транспортной нагрузки на дорожном полотне образуется колея. А при низких температурах, наоборот, он становится хрупким, из-за чего появляются различные виды деформаций и разрушений. И второй параметр – это время. Известно, что со временем, из-за воздействия процессов окисления битума, асфальтобетон становится хрупким. Цементобетон же со временем набирает прочность. И в итоге, по сравнению с проектной, его прочность может увеличиться на 30%. Это все говорит о больших перспективах цементобетона. Основной же «недостаток» цементобетонных покрытий по сравнению с асфальтобетонными – это определенные требования к культуре производства. Необходим строгий контроль на всех стадиях приготовления бетонной смеси, ее
транспортирования, укладки и уплотнения. Безусловным является требование применения качественных материалов. Все это ведет нас к признанию того, что для выполнения этих условий необходимо широкое внедрение контрактов жизненного цикла. В этом случае сами подрядные организации будут крайне заинтересованы в качественном строительстве автомобильных дорог с тем, чтобы последующие эксплуатационные затраты были минимальными. Такая система уже давно стала обычной практикой во всех странах, которые принято считать развитыми, – стимулируется строительство качественных дорог со значительным сроком эксплуатации. 

Говоря о востребованности цементобетона как дорожного материала, отмечу, что в 80-х годах строительство «бетонок» прекратилось. Тогда страна была не готова к скоростному строительству дорог. Не было ни качественных цементов, ни пластифицирующих добавок. Сегодня же ситуация принципиально изменилась. В России появились предприятия, способные производить высококачественные сорта цемента в значительных объемах, сопоставимых с производством битума, причем их мощности сегодня задействованы всего на 52%. Стоимость тонны цемента стабильна. Что касается битума, то мы видим его большой дефицит. Мощности по его производству задействованы полностью. И так сложилось, что сегодня в каждом регионе России есть свои цементные заводы, готовые круглогодично поставлять качественные материалы для дорожного строительства. Есть и еще один фактор – цемент удобнее по логистике перевозки, поскольку не требует поддержания особых температурных режимов в ходе подготовки к применению». 

«Скептиков относительно цементобетона, конечно, еще много, – подчеркнул Виктор Ушаков. – Они живут представлениями о бетоне, как о сложном материале, с которым трудно работать. Но мы живем в XXI веке, разработаны принципиально новые технологии дорожного строительства – автоматизированное приготовление, укладка и уплотнение бетонной смеси, уход за бетоном, устройство деформационных швов. Созданы высокопрочные дорожные бетоны, появились уникальные технологии двухслойной укладки экономичных конструкций, разработаны гидрофобизирующие составы, которые защищают поверхностный слой бетона от воздействия солей, шипованной резины и других разрушающих факторов. Поэтому, говоря о стоимости, ни один объективный дорожник не скажет, что цементобетон дороже асфальтобетона. Строительная стоимость примерно одинакова. Но если говорить о сроках службы, то они у «бетонки» значительно выше. И самое главное – если ее качественно построить, то в течение первых 12 лет будут нулевые затраты на эксплуатационное содержание. Есть сегодня в стране подрядные организации, которые способны строить такие дороги качественно, имеют соответствующее техническое оснащение, их штат укомплектован квалифицированными специалистами. Сейчас рассматривается проект Транспортной стратегии Российской Федерации на период до 2035 года, и есть смысл отразить в ней Распоряжение Правительства РФ от 20 мая 2016 года о том, что к 2030 году из вновь строящихся дорог не менее половины должны быть с цементобетонным покрытием. 

Конечно, строительство таких дорог сегодня сдерживается отсутствием достаточной нормативной базы. Но Ассоциация бетонных дорог совместно с Росавтодором, госкомпанией «АВТОДОР», надеюсь, восполнят этот пробел. Специалисты МАДИ сегодня разработали ГОСТ Р на типовые конструкции жестких дорожных одежд, а ФАУ «РосдорНИИ» – два ГОСТа на бетонные смеси. И, конечно, самое главное, чтобы при прохождении проектов в Госэкспертизе оценивалась их стоимость не только по единовременным показателям строительства, но и с учетом эксплуатационных затрат в течение жизненного цикла объектов. Такой подход откроет путь к применению в дорожной отрасли передовых материалов и технологий, которые нам обеспечат минимум эксплуатационных затрат по содержанию нашей дорожной сети. Это не значит, что произойдет отказ от асфальтобетона. Он продолжит оставаться востребованным материалом для выполнения работ по ремонту и капитальному ремонту дорог, особенно там, где, например, доступен дешевый битум, есть сильные подрядные организации, хорошо работающие именно с этим материалом. 

Как показывает отечественный и мировой опыт, повышение срока службы дорожных одежд и покрытий, а главное, снижение эксплуатационных издержек в период эксплуатации дорог, возможно за счет широкого внедрения современных технологий устройства цементобетонных покрытий и оснований дорожных одежд. Поэтому эффективность строительства в России новых дорог и автомагистралей из бетона очевидна. Это тот самый случай, когда от слов пора переходить к делу!»

Заслуженный строитель России, почетный дорожник, к.т.н. Роберт Коган отметил, что опорная сеть автодорог представляла собой главным образом дороги с цементобетонными покрытиями. Выбор указанного типа покрытий определялся строительно-техническими свойствами бетона как материала, его надежностью и долговечностью в конструкции под действием транспортных нагрузок, в том числе тяжелых. Срок службы построенных цементобетонных покрытий составлял 30 и более лет. Исследования дорожного цементного бетона и технологии приготовления бетонных смесей, их укладки, проводимые в нашей стране (СоюздорНИИ, НИИЖБ, МАДИ, ЦНИИС, ВНИИстройдормаш и др.), промышленно развитых странах: США, Германии, результаты обследований цементобетонных покрытий подтвердили правильность выбранного направления. Основные результаты исследований научных школ СССР в области дорожного бетона – создание бетона с заданными прочностью и морозостойкостью, в области расчета жестких дорожных одежд – разработка конструкций дорожных одежд с цементобетонным покрытием (основанием) и разработка комплексно механизированной технологии строительства, обеспечивающая выполнение операций по приготовлению, укладке, уходу за бетоном и устройству деформационных швов. Результаты исследований легли в основу разработки нормативно-технических документов в области проектирования (СоюздорНИИ, Союздорпроект, МАДИ) и строительства (СоюздорНИИ). 

Качественный толчок строительству цементобетонных покрытий автомобильных дорог и аэродромов дала технология устройства покрытий в скользящих формах и связанная с широким внедрением этой технологии разработка соответствующих составов бетонной смеси, технология ее приготовления, транспортирования и укладки, разработка системы контроля качества, подготовки кадров и научно-техническое сопровождение проектирования и строительства. Решение этой государственной задачи выполнялось генеральным подрядчиком – Министерством транспортного строительства, которое осуществляло координацию научных исследований через головной прикладной институт отрасли – СоюздорНИИ, проектирования – Союздорпроект, строительства – подразделения Главдорстроя, Минтрансстроя. В начале 70-х годов и в дальнейшем, до середины 80-х, были построены автомагистрали с цементобетонными покрытиями в различных регионах нашей страны и дорожно-климатических зонах: Москва – Волгоград, Москва – Минск – Брест, Омск – Новосибирск, Свердловск – Серов, Атасу – Джезказган, Вильнюс – Молетай, Киев – Львов – Госграница, сотни километров аэродромных покрытий в аэропортах Домодедово, Шереметьево, Ульяновск, Симферополь, Минеральные Воды, Минск-2. Отечественная промышленность (брянский завод «Арсенал») освоила выпуск комплектов машин для строительства цементобетонных покрытий в скользящих формах. В последующем для реализации государственной программы «Дороги Нечерноземья» были разработаны для этой категории дорог конструкции дорожных одежд с цементобетонными покрытиями, создан специальный бетоноукладчик со скользящими формами; построены дороги в Брянской, Орловской и других областях, обеспечившие доступность сельхозпредприятий к дорогам общей сети. 

Производительность по укладке цементобетонных покрытий достигала 1000–1200 пог. м. (при ширине 7,5 м) за 10-часовую смену. В 90-е годы при переходе на новые формы хозяйствования резко снизился объем работ по строительству автомобильных дорог с цементобетонным покрытием. Из стратегического, системного планирования объемов строительства долговечных дорог с цементобетонным покрытием их устройство превратилось в эпизод. Так, в 1997 году доля цементобетонных покрытий от общей протяженности дорожной сети страны составляла всего 1,9%, а к 2007 году – снизилась до 1,5%. Вместе с тем продолжилось масштабное строительство аэродромных цементобетонных покрытий под современные тяжелые летательные аппараты с применением материалов и технологий, заложенных в актуализированные нормативные документы для строительства автомобильных дорог: своды правил, стандарты и методические рекомендации Минстроя РФ в качестве пособий к сводам правил. 

«На сегодняшний день отечественные производители строительных материалов выпускают высокоактивные цементы, каменные материалы, песок, химические добавки, соответствующие требованиям стандартов к дорожным бетонам, а широкая номенклатура, к сожалению, только зарубежных машин и оборудования, освоенных еще оставшимися отечественными подрядчиками, технологии с их применением позволяют устраивать цементобетонные покрытия со сроком службы 40–50 лет, а кроме того, и элементы обустройства автомобильных дорог – парапетные ограждения, в том числе из монолитного бетона. Современные бетоноукладчики оснащены системами автоматического выдерживания заданных высотных отметок не только от копирных струн, в качестве «базы», но и от 3D-cистем автоматического управления, гарантированно обеспечивающих требуемую ровность. Макро- и микрошероховатость поверхности бетона, коэффициент сцепления колеса с покрытием обеспечивают заданные требования по безопасности. Структура и свойства современного дорожного бетона обеспечивает его водо-, морозо- и коррозионную стойкость в процессе эксплуатации с учетом климатических условий. За рубежом, в частности в США, соотношение автомобильных дорог с асфальтобетонными и цементобетонными покрытиями примерно равно. Анализ затрат за срок
службы указанных покрытий, проведенный ФАУ «РОСДОНИИ», в публикациях ведущих специалистов отрасли показывает существенное преимущество автомобильных дорог с цементобетонными покрытиями. Так, сравнение минимальных интегральных дисконтированных затрат (с учетом операционных потерь), определяющих эффективность варианта конструкции дорожной одежды для экономики страны, показывает, что конструкции жесткой дорожной одежды с цементобетонным покрытием в 1,5–1,7 раза эффективнее конструкций нежесткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием». 

Вместе с тем это не означает, что нужно применять только цементобетон или асфальтобетон в качестве покрытий автомобильных дорог. 

Каждый материал (дорожная одежда) имеет свою область применения. Конечно, в городах предпочтительнее дорожные одежды с асфальтобетонными покрытиями, хотя и они часто устраиваются на основаниях из укатываемого бетона. 

Проектировщики при сравнении вариантов конструкций дорожных одежд должны учитывать все составляющие ценообразования: что и откуда выгоднее везти, – битум или цемент, затраты на организацию строительства и эксплуатацию. Кроме того, необходимо учитывать нагрузку на экологическую среду. Существующее положение дел с обеспечением требуемого эксплуатационного состояния общей сети автомобильных дорог с асфальтобетонными покрытиями, включая вновь строящиеся, показывает необходимость постоянно вкладывать значительные средства в их ремонт до наступления заданных межремонтных сроков.  Учитывая изложенное, необходимо принять политическое решение: при реализации национальной программы «Безопасные и качественные автомобильные дороги» существенно увеличить долю дорог с цементобетонными покрытиями, доведя ее не менее чем до 20–30%. Эти же мероприятия необходимо учесть в «Транспортной стратегии России до 2035 года».

Автор: Леонид Григорьев

Источник: http://www.avtodorogi-magazine.ru/