В России достаточно организаций, имеющих опыт строительства цементобетонных покрытий.
24.07.2023
О тех возможностях, которые даст дорожникам применение цементобетона, и о том, насколько востребованным может быть этот материал, рассказал президент Ассоциации бетонных дорог, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Строительство и эксплуатация дорог» МАДИ Виктор Ушаков.
– Расскажите для начала о том, какую историю имеет использование цементобетона в дорожном строительстве в нашей стране и в мире. Что делается в данном направлении сегодня?
– Строительство бетонных дорог развернулось в Советском Союзе только в начале пятидесятых годов прошлого столетия с применением отечественного комплекта бетоноукладочных машин Д‑181, Д‑182 и Д‑195 на рельсовом ходу. В Германии уже перед войной активно строили бетонные автобаны. С 1970 года в СССР началось широкое строительство цементобетонных дорожных покрытий по новой технологии, с применением машин со скользящей опалубкой на гусеничном ходу. В это время были закуплены в США бетоноукладочные комплекты высокопроизводительных машин «Автогрейд», которые послужили основой для выпуска отечественных комплектов машин под маркой ДС‑100 и ДС‑110 Брянского машиностроительного завода. Именно в этот период были построены автомо- бильные магистрали с цементобетон- ными покрытиями: Москва – Волгоград, Омск– Новосибирск, Екатеринбург – Челябинск, Екатеринбург – Серов, МКАД – Серпухов – Тула, МКАД – Кашира, обход города Коломны. Протяженность дорог с цементобетонными покрытиями составляла более 10 тыс. км.
– Что можно сказать о приоритетах отраслевой дорожной науки в сфере разработки новых дорожных цементобетонов и технологий их производства?
– Сегодня создано новое поколение бетонов повышенной прочности и долговечности, с применением качественных цементов, пластифицирующих, воздухововлекающих, гидрофобизирующих и модифицирующих добавок. Для создания высокопрочных бетонов используются специальные микронаполнители и фибра, в том числе полимерная. Производство бетонных смесей осуществляется высокопроизводительными мобильными бетоносмесительными установками. Как правило, они имеют два двухваловых смесителя принудительного действия с суммарной производительностью от 240 до 300 м3/час и автоматизированную систему дозировки материалов и управления.
– Расскажите о наиболее интересных инновациях и разработках отраслевой науки, нашедших в последние годы применение в серийном производстве дорожных цементобетонов и строительстве дорожных покрытий
– Разработаны и внедрены в мировую практику новые технологии строительства цементобетонных покрытий, которые предполагают полную механизацию и автоматизацию основных процессов по укладке и уплотнению бетонных смесей, отделке поверхности бетона, уходу за бетоном и устройству деформационных швов. Бетоноукладчики со скользящими формами за один проход машины выполняют весь комплекс работ по устройству дорожного покрытия. Нарезка деформационных швов осуществляется в затвердевшем бетоне с применением специальных машин. Герметизация швов осуществляется высококачественными герметиками отечественного производства. Внедряется технология строительства двухслойных цементобетонных покрытий. Она позволяет создать тонкий, 5–6 см, верхний слой покрытия с особыми техническими характеристиками. Такой слой можно назвать слоем износа. Устройство слоя с повышенными техническими требованиями как к бетону, так и к заполнителям позволяет придать поверхности дорожного покрытия улучшенные свойства. При этом существенно уменьшаются затраты на устройство покрытия в целом, за счет использования более дешевых и во многих регионах доступных местных материалов для создания нижнего слоя бетона. Качественный уход и отделка поверхности цементобетонных покрытий – важный этап строительства. Инновационным методом отделки цементобетонного покрытия является создание поверхности бетона с обнаженным заполнителем. В период ухода за покрытием распределяется специальный состав, замедляя твердение поверхностного слоя бетона. После приобретения бетоном достаточной прочности с помощью металлических щеток выметается мелкий заполнитель, при этом создается специальная структура поверхности дорожного покрытия. Такое покрытие обладает повышенным сопротивлением на истираемость от шипованной резины, хорошим коэффициентом сцепления, пониженным уровнем шума при движении транспортных средств. Для повышения стойкости поверхностного слоя бетона к эксплуатационным и природно‑климатическим воздействиям разработаны специальные составы для обработки дорожных покрытий. Проникая в поверхностный слой бетона, они образуют в порах и капиллярах бетона трудно растворимые в воде соединения, что способствует, с одной стороны, упрочнению структуры цементобетона, а с другой – гидрофобизации поверхности покрытия.
– Что может дать дорожникам возможность широкого, в масштабах, сопоставимых с использованием асфальтобетона, применения в дорожных работах цементобетона?
– Цементобетонные покрытия полностью отвечают принципам устойчивого развития: социальному, экономическому и экологическому. Высокая прочность и несущая способность позволяют пропускать тяжелые транспортные средства круглогодично без ограничений, в том числе в весенний период. Срок службы жестких дорожных одежд составляет не менее 30 лет, что позволяет в значительной мере сократить затраты на ремонт и капитальный ремонт автомобильных дорог. Дорожные покрытия из цементобетона обеспечивают безопасность дорожного движения и снижение расхода топлива при движении транспортных средств, обладают высоким коэффициентом сцепления и низким воздействием на окружающую среду.
– Какова экономическая целесообразность масштабного использования цементобетонных материалов в дорожной отрасли как для самих дорожников, так и для пользователей дорожной инфраструктурой?
– Президиумом Правительственной комиссии по региональному развитию в Российской Федерации под председательством заместителя председателя Правительства Российской Федерации Марата Хуснуллина протоколом от 17 июня 2021года № 24 было указано на необходимость усилить работу в части увеличения количества дорог с цементобетонными покрытиями. Было отмечено, что цементобетонные покрытия обладают большей прочностью и долговечностью, высоким сроком службы, чем асфальтобетонные покрытия. Специалистами кафедры «Строительство и эксплуатация дорог» МАДИ выполнено технико‑экономическое сравнение равнопрочных вариантов жестких и нежестких дорожных одежд по строительным затратам для всех дорожно‑климатических зон Российской Федерации с разнообразными условиями эксплуатации автомобильных дорог. Учтены возможности применения современных конструктивных решений и инновационных технологий. Подтверждено, что дорожные одежды с монолитными цементобетонными покрытиями сегодня более технико-экономически эффективнее нежестких дорожных одежд с асфальтобетонными слоями.
– Что можно сказать о себестоимости строительства цементобетонных дорог в сравнении с асфальтовыми?
– Решение о выборе того или другого типа покрытия, конечно же, должно основываться прежде всего на экономических расчетах и приниматься с учетом наличия исходных дорожно-строительных материалов. Экономические расчеты различных проектных и подрядных организаций убедительно показывают, что по капитальным затратам сегодня строительство цементобетонных покрытий на 10–20% ниже по сравнению со стоимостью строительства дорог с асфальтобетонными покрытиями.
– Есть ли в нашей стране достаточная производственная база, которая могла бы обеспечить дорожников цементобетонными дорожными материалами в объемах, сопоставимых с сегодняшним производством асфальтобетона и с высокими эксплуатационными качествами?
– Практически во всех регионах России имеются цементные заводы, которые выпускают качественные цементы, необходимые для строительства дорог с применением бетона. На протяжении уже более 10 лет цементная отрасль России функционирует в условиях существенного профицита производственных мощностей. В то же время прогнозы свидетельствуют о том, что в условиях повышенных объемов строительства и ремонта дорог дефицит битума будет сохраняться, а значит, и цена на него будет расти и дальше, увеличивая стоимость строительства автомобильных дорог с применением асфальтобетона. Сегодня цементная промышленность может в полной мере обеспечить дорожное хозяйство России высококачественной продукцией. Хотелось бы подчеркнуть, что целесообразность строительства автомобильных дорог с цементобетонным покрытием была отмечена в Стратегии развития промышленности строительных материалов. Согласно п. 21 показателей Стратегии, доля вводимых цементобетонных дорог должна составлять: для 2019–2020 го- дов – 20%, 2021–2025 годов – 35%, 2026–2030 годов – 50%. Очевидно, что на текущий момент показатели Стратегии не достигнуты.
– Готовы ли дорожные проектные организации к широкомасштабному применению цементобетона в дорожном строительстве? Умеют ли они проектировать крупные дорожные объекты, где материалом полотна станет цементобетон?
– Одним из сдерживающих факторов строительства цементобетонных покрытий дорог в России являлось отсутствие соответствующих нормативных документов. Основным документом, регламентирующим проектирование жестких дорожных одежд в России, являются «Методические рекомендации по проектированию жестких дорожных одежд» (взамен ВСН197–91). Основные положения этих рекомендаций были разработаны на основе теоретических представлений и фактического опыта применения жестких дорожных одежд шестидесятых‑семидесятых годов прошлого столетия и к настоящему времени существенно устарели, не соответствуют Техническому регламенту таможенного союза. Сегодня специалистами МАДИ разрабатывается нормативный документ ПНСТ «Дороги автомобильные общего пользования. Проектирование жестких дорожных одежд». При его разработке будут заложены современные подходы к конструированию и расчету дорожных одежд. В 2021 году нами был разработан ГОСТ Р 59628–2021 «Дороги автомобильные общего пользования. Проектирование жестких дорожных одежд. Типовые конструкции». Стандарт регламентирует параметры жестких дорожных одежд с монолитными цементобетонными покрытиями. Стандарт позволяет нормировать важнейшие параметры конструкции дорожной одежды: толщину дорожного покрытия, тип и параметры основания, толщину дополнительного слоя основания, расстояния между швами сжатия, диаметр анкеров и дюбелей, а также расстояние между ними. В качестве основного фактора, предопределяющего параметры конструкции, принята величина прогнозируемого количества проходов стандартных осевых воздействий за проектный срок службы конструкции дорожной одежды. Проектный срок службы жесткой дорожной одежды назначается не менее 30 лет. Проектные организации вполне готовы к проектированию автомобильных дорог со сроком службы 30 и более лет.
– Насколько сегодня техническая база дорожно-строительных организаций позволяет начать реализовывать крупные проекты, дорожные объекты, где материалом полотна будет цементобетон?
– В России вполне достаточно организаций, имеющих опыт строительства цементобетонных покрытий, оснащенных современным оборудованием; более 40 бетоноукладочных комплексов, готовых внедрять передовые технологии строительства цементобетонных покрытий. Широкое строительство и реконструкция автомобильных дорог с применением цементобетона в России позволят создать объекты дорожной инфраструктуры с высокими техническими характеристиками, с длительным сроком службы и низкими эксплуатационными затратами.
Беседовал Леонид Григорьев
– Расскажите для начала о том, какую историю имеет использование цементобетона в дорожном строительстве в нашей стране и в мире. Что делается в данном направлении сегодня?
– Строительство бетонных дорог развернулось в Советском Союзе только в начале пятидесятых годов прошлого столетия с применением отечественного комплекта бетоноукладочных машин Д‑181, Д‑182 и Д‑195 на рельсовом ходу. В Германии уже перед войной активно строили бетонные автобаны. С 1970 года в СССР началось широкое строительство цементобетонных дорожных покрытий по новой технологии, с применением машин со скользящей опалубкой на гусеничном ходу. В это время были закуплены в США бетоноукладочные комплекты высокопроизводительных машин «Автогрейд», которые послужили основой для выпуска отечественных комплектов машин под маркой ДС‑100 и ДС‑110 Брянского машиностроительного завода. Именно в этот период были построены автомо- бильные магистрали с цементобетон- ными покрытиями: Москва – Волгоград, Омск– Новосибирск, Екатеринбург – Челябинск, Екатеринбург – Серов, МКАД – Серпухов – Тула, МКАД – Кашира, обход города Коломны. Протяженность дорог с цементобетонными покрытиями составляла более 10 тыс. км.
– Что можно сказать о приоритетах отраслевой дорожной науки в сфере разработки новых дорожных цементобетонов и технологий их производства?
– Сегодня создано новое поколение бетонов повышенной прочности и долговечности, с применением качественных цементов, пластифицирующих, воздухововлекающих, гидрофобизирующих и модифицирующих добавок. Для создания высокопрочных бетонов используются специальные микронаполнители и фибра, в том числе полимерная. Производство бетонных смесей осуществляется высокопроизводительными мобильными бетоносмесительными установками. Как правило, они имеют два двухваловых смесителя принудительного действия с суммарной производительностью от 240 до 300 м3/час и автоматизированную систему дозировки материалов и управления.
– Расскажите о наиболее интересных инновациях и разработках отраслевой науки, нашедших в последние годы применение в серийном производстве дорожных цементобетонов и строительстве дорожных покрытий
– Разработаны и внедрены в мировую практику новые технологии строительства цементобетонных покрытий, которые предполагают полную механизацию и автоматизацию основных процессов по укладке и уплотнению бетонных смесей, отделке поверхности бетона, уходу за бетоном и устройству деформационных швов. Бетоноукладчики со скользящими формами за один проход машины выполняют весь комплекс работ по устройству дорожного покрытия. Нарезка деформационных швов осуществляется в затвердевшем бетоне с применением специальных машин. Герметизация швов осуществляется высококачественными герметиками отечественного производства. Внедряется технология строительства двухслойных цементобетонных покрытий. Она позволяет создать тонкий, 5–6 см, верхний слой покрытия с особыми техническими характеристиками. Такой слой можно назвать слоем износа. Устройство слоя с повышенными техническими требованиями как к бетону, так и к заполнителям позволяет придать поверхности дорожного покрытия улучшенные свойства. При этом существенно уменьшаются затраты на устройство покрытия в целом, за счет использования более дешевых и во многих регионах доступных местных материалов для создания нижнего слоя бетона. Качественный уход и отделка поверхности цементобетонных покрытий – важный этап строительства. Инновационным методом отделки цементобетонного покрытия является создание поверхности бетона с обнаженным заполнителем. В период ухода за покрытием распределяется специальный состав, замедляя твердение поверхностного слоя бетона. После приобретения бетоном достаточной прочности с помощью металлических щеток выметается мелкий заполнитель, при этом создается специальная структура поверхности дорожного покрытия. Такое покрытие обладает повышенным сопротивлением на истираемость от шипованной резины, хорошим коэффициентом сцепления, пониженным уровнем шума при движении транспортных средств. Для повышения стойкости поверхностного слоя бетона к эксплуатационным и природно‑климатическим воздействиям разработаны специальные составы для обработки дорожных покрытий. Проникая в поверхностный слой бетона, они образуют в порах и капиллярах бетона трудно растворимые в воде соединения, что способствует, с одной стороны, упрочнению структуры цементобетона, а с другой – гидрофобизации поверхности покрытия.
– Что может дать дорожникам возможность широкого, в масштабах, сопоставимых с использованием асфальтобетона, применения в дорожных работах цементобетона?
– Цементобетонные покрытия полностью отвечают принципам устойчивого развития: социальному, экономическому и экологическому. Высокая прочность и несущая способность позволяют пропускать тяжелые транспортные средства круглогодично без ограничений, в том числе в весенний период. Срок службы жестких дорожных одежд составляет не менее 30 лет, что позволяет в значительной мере сократить затраты на ремонт и капитальный ремонт автомобильных дорог. Дорожные покрытия из цементобетона обеспечивают безопасность дорожного движения и снижение расхода топлива при движении транспортных средств, обладают высоким коэффициентом сцепления и низким воздействием на окружающую среду.
– Какова экономическая целесообразность масштабного использования цементобетонных материалов в дорожной отрасли как для самих дорожников, так и для пользователей дорожной инфраструктурой?
– Президиумом Правительственной комиссии по региональному развитию в Российской Федерации под председательством заместителя председателя Правительства Российской Федерации Марата Хуснуллина протоколом от 17 июня 2021года № 24 было указано на необходимость усилить работу в части увеличения количества дорог с цементобетонными покрытиями. Было отмечено, что цементобетонные покрытия обладают большей прочностью и долговечностью, высоким сроком службы, чем асфальтобетонные покрытия. Специалистами кафедры «Строительство и эксплуатация дорог» МАДИ выполнено технико‑экономическое сравнение равнопрочных вариантов жестких и нежестких дорожных одежд по строительным затратам для всех дорожно‑климатических зон Российской Федерации с разнообразными условиями эксплуатации автомобильных дорог. Учтены возможности применения современных конструктивных решений и инновационных технологий. Подтверждено, что дорожные одежды с монолитными цементобетонными покрытиями сегодня более технико-экономически эффективнее нежестких дорожных одежд с асфальтобетонными слоями.
– Что можно сказать о себестоимости строительства цементобетонных дорог в сравнении с асфальтовыми?
– Решение о выборе того или другого типа покрытия, конечно же, должно основываться прежде всего на экономических расчетах и приниматься с учетом наличия исходных дорожно-строительных материалов. Экономические расчеты различных проектных и подрядных организаций убедительно показывают, что по капитальным затратам сегодня строительство цементобетонных покрытий на 10–20% ниже по сравнению со стоимостью строительства дорог с асфальтобетонными покрытиями.
– Есть ли в нашей стране достаточная производственная база, которая могла бы обеспечить дорожников цементобетонными дорожными материалами в объемах, сопоставимых с сегодняшним производством асфальтобетона и с высокими эксплуатационными качествами?
– Практически во всех регионах России имеются цементные заводы, которые выпускают качественные цементы, необходимые для строительства дорог с применением бетона. На протяжении уже более 10 лет цементная отрасль России функционирует в условиях существенного профицита производственных мощностей. В то же время прогнозы свидетельствуют о том, что в условиях повышенных объемов строительства и ремонта дорог дефицит битума будет сохраняться, а значит, и цена на него будет расти и дальше, увеличивая стоимость строительства автомобильных дорог с применением асфальтобетона. Сегодня цементная промышленность может в полной мере обеспечить дорожное хозяйство России высококачественной продукцией. Хотелось бы подчеркнуть, что целесообразность строительства автомобильных дорог с цементобетонным покрытием была отмечена в Стратегии развития промышленности строительных материалов. Согласно п. 21 показателей Стратегии, доля вводимых цементобетонных дорог должна составлять: для 2019–2020 го- дов – 20%, 2021–2025 годов – 35%, 2026–2030 годов – 50%. Очевидно, что на текущий момент показатели Стратегии не достигнуты.
– Готовы ли дорожные проектные организации к широкомасштабному применению цементобетона в дорожном строительстве? Умеют ли они проектировать крупные дорожные объекты, где материалом полотна станет цементобетон?
– Одним из сдерживающих факторов строительства цементобетонных покрытий дорог в России являлось отсутствие соответствующих нормативных документов. Основным документом, регламентирующим проектирование жестких дорожных одежд в России, являются «Методические рекомендации по проектированию жестких дорожных одежд» (взамен ВСН197–91). Основные положения этих рекомендаций были разработаны на основе теоретических представлений и фактического опыта применения жестких дорожных одежд шестидесятых‑семидесятых годов прошлого столетия и к настоящему времени существенно устарели, не соответствуют Техническому регламенту таможенного союза. Сегодня специалистами МАДИ разрабатывается нормативный документ ПНСТ «Дороги автомобильные общего пользования. Проектирование жестких дорожных одежд». При его разработке будут заложены современные подходы к конструированию и расчету дорожных одежд. В 2021 году нами был разработан ГОСТ Р 59628–2021 «Дороги автомобильные общего пользования. Проектирование жестких дорожных одежд. Типовые конструкции». Стандарт регламентирует параметры жестких дорожных одежд с монолитными цементобетонными покрытиями. Стандарт позволяет нормировать важнейшие параметры конструкции дорожной одежды: толщину дорожного покрытия, тип и параметры основания, толщину дополнительного слоя основания, расстояния между швами сжатия, диаметр анкеров и дюбелей, а также расстояние между ними. В качестве основного фактора, предопределяющего параметры конструкции, принята величина прогнозируемого количества проходов стандартных осевых воздействий за проектный срок службы конструкции дорожной одежды. Проектный срок службы жесткой дорожной одежды назначается не менее 30 лет. Проектные организации вполне готовы к проектированию автомобильных дорог со сроком службы 30 и более лет.
– Насколько сегодня техническая база дорожно-строительных организаций позволяет начать реализовывать крупные проекты, дорожные объекты, где материалом полотна будет цементобетон?
– В России вполне достаточно организаций, имеющих опыт строительства цементобетонных покрытий, оснащенных современным оборудованием; более 40 бетоноукладочных комплексов, готовых внедрять передовые технологии строительства цементобетонных покрытий. Широкое строительство и реконструкция автомобильных дорог с применением цементобетона в России позволят создать объекты дорожной инфраструктуры с высокими техническими характеристиками, с длительным сроком службы и низкими эксплуатационными затратами.
Беседовал Леонид Григорьев