Надежное полотно: как увеличить износостойкость автодорог
Экономика страны в значительной степени зависит от протяженности и состояния автодорожной сети. Объем автомобильных перевозок в России ежегодно растет. По данным агентства M.A. Research, за последние два года он увеличился на 16% и составил 70% от общего объема доставок грузов. При этом драйверами роста коммерческих автоперевозок по итогам 2024 года, как отмечают аналитики, стали негабаритные и тяжеловесные грузы, а также стройматериалы. Повышенные нагрузки ведут к деградации эксплуатационного состояния дорожного покрытия, что негативно сказывается на безопасности дорожного движения, росте себестоимости доставок. Дальнейший рост объемов перевозок автомобильным транспортом без изменения подходов к проектированию дорог несет риски. С ростом нагрузки на дорожную инфраструктуру на первый план выходят проблемы сокращения межремонтных интервалов и жизненного цикла дорог и, как следствие, растущих затрат на их эксплуатацию.
Сейчас действует нацпроект «Инфраструктура для жизни», в котором есть отдельные федеральные проекты, касающиеся дорог. В них определены задачи — привести в нормативное состояние 60% региональных дорог и сохранить на уровне не ниже 85% долю федеральных дорог в нормативном состоянии.
Главные задачи дорожной отрасли — улучшить качество покрытия дорог, обеспечить безопасное и комфортное передвижение, увеличить межремонтный интервал, экономическую эффективность.
Достичь этого без изменения подхода к дорожному строительству невозможно. И действительно, за последние 10 лет в отрасли произошли качественные изменения в подходах к проектированию, строительству и эксплуатации автомобильных дорог. И технологии, которые позволяют обеспечить качество, срок службы и безопасность трасс, в стране уже есть — во многом это связано с разработками синтетических материалов.
Долговечность дороги, как и здания, зависит от фундамента. От того, насколько правильно сконструированы слои «дорожного пирога», зависит правильность перераспределения нагрузки от движущегося транспорта, а значит — несущая способность и долговечность магистрали. Одними из передовых решений, применяемых в дорожном строительстве, сегодня являются геосинтетические материалы. Геотекстиль помогает избежать смешения материалов между слоями, обеспечивать дренаж. Георешетки позволяют разделять и армировать слои основания, а некоторые из них — возводить насыпи в условиях ограничений по габаритам и материалам. Кроме этого они помогают оптимизировать количество привозного щебня или щебеночно-песчаной смеси.
Для производства качественных геосинтетических материалов критически важно качество исходного сырья. Использование переработанных полимеров может нести определенные риски. Причина, по которой дорожники до сих пор используют такие материалы, кроется в отсутствии экспресс-методов входного контроля, а также в дефиците оснащенных лабораторий и дороговизне полного перечня испытаний. При этом требования существующей нормативно-технической базы не делают отдельного акцента на различиях свойств готовых изделий из первичного и вторичного полимеров.
Это приводит к тому, что при недостаточном контроле недобросовестные поставщики геосинтетики экономят на сырье, не заботясь о последствиях. Назрела необходимость нормативного разграничения допустимых и недопустимых сфер применения переработанных материалов в геосинтетике и разработки методов контроля наличия вторичных полимеров в готовых изделиях. Отраслевые институты планируют разработать такие стандарты для контроля качества геосинтетики и битумов.
Дорога — не только асфальт, а весь комплекс инженерных сооружений. Основание, где может использоваться геосинтетика, дорожное покрытие, системы водоотведения, теплоизоляционные материалы, мачты освещения, элементы мостов, шумозащитные экраны, арматура, дорожная разметка. Для всего этого сегодня есть эффективные полимерные решения.
К примеру, применение полимерных плит в регионах Крайнего Севера или вечной мерзлоты предотвращают растепление мерзлого грунта и позволяет, по нашим данным, экономить более 20% затрат при устройстве дорожных насыпей. А затраты на жизненный цикл (20 лет) 1 км асфальтобетонной дороги с использованием полимерно-битумных вяжущих (ПБВ) по сравнению с традиционными решениями (на базе БНД) оказываются на 19% меньше. При этом такие дороги служат вдвое дольше. Применение ПБВ при ремонте старых дорог дает возможность реже их ремонтировать. Высвободившиеся средства можно направить на строительство новых трасс. По данным из информационных систем Росавтодора и результатам мониторинга ФГБУ «Росдортехнология» и ФКУ, применение ПБВ и новых подходов к проектированию составов асфальтобетонов позволило за пять лет сократить количество отремонтированных участков с дефектами в 20 раз, с 80% в 2015–2020 годах до 5% в 2020–2025 годах. При этом интенсивность движения увеличилась в два раза.
В качестве модификатора битумов широко используется стирол-бутадиен-стирол (СБС) — термоэластопласт синтетического происхождения. Благодаря его применению расширяется температурный диапазон эксплуатации дороги. В жаркие летние месяцы СБС предотвращает пластические деформации асфальта, а зимой помогает сохранять упругость и снижать риск образования трещин дорожного покрытия.
Традиционно модифицированные битумы в основном применяют в асфальтобетонах верхних слоев, это позволило минимизировать количество пластических деформаций (колеи и сдвигов). Но мы убеждены, что полностью потенциал ПБВ можно раскрыть при использовании его и в нижних слоях конструкций из асфальтобетонов. Эту гипотезу подтверждают исследования производителей ПБВ, согласно которым асфальтобетон с его применением в пять раз лучше противостоит циклическим деформациям, чем асфальтобетон на основе БНД (битум нефтяной дорожный).
Такие технические решения уже есть. На отдельных участках трассы М-12 все три асфальтобетонных слоя уложены с применением модифицированных вяжущих. При переходе на применение битумных вяжущих по системе PG (Performance Graded — система классификации битумных и полимерно-битумных вяжущих на основе их эксплуатационных характеристик) доля модифицированных вяжущих будет увеличиваться, особенно это актуально за Уралом, что обусловлено климатическими условиями регионов. В настоящее время в Республике Казахстан проводится опытное внедрение этого подхода в дорожном строительстве.
Отдельно стоит отметить, что благодаря работе межотраслевой группы в кратчайшие сроки были разработаны материалы для замещения зарубежных технических решений для вантовых мостов, что позволило в срок запустить движение по М-12. По итогам совместной работы в рамках НИОКР «Сибура» совместно с государственной компанией «Автодор», «Северсталью» и «Газпром нефтью» была успешно реализована полностью отечественная вантовая система моста через реку Ока.
Полимеры широко используются для нанесения горизонтальной и вертикальной дорожной разметок, для маркировки искусственных дорожных неровностей и играют важную роль в обеспечении безопасности дорожного движения.
Новые решения — среди них, например, и системы дорожного водоотведения вносятся в реестр новых и наилучших технологий РОСДОРНИИ, что способствует их применению при строительстве новых объектов.
У полимерных решений, применяемых в дорожном строительстве, есть большой потенциал. В начале 2025 года «Сибур» и «Р.О.С.АСФАЛЬТ» утвердили план научно-исследовательских работ, необходимых для формирования доказательной базы эффективности новых решений. Определены шаги по совершенствованию нормативно-технической документации.
