Есть ли в России будущее у асфальта из шин?

14.02.2023 Просмотров: 147

Периодически в какой-нибудь из стран рапортуют о постройке дороги из вторсырья - переработанных автомобильных покрышек. Хороший опыт демонстрировали Израиль, США, Бельгия, Австралия, Латвия, ЮАР, Беларусь и другие. Там отмечают снижение шумности, трещино- и колееобразования.

В России попытки использовать покрышки в составе асфальтобетонных смесей предпринимали неоднократно. Модификаторы тестировали на разных трассах, вносили в Реестр инновационных технологий Росавтодора, только массового распространения технология так и не получила.

"Работы по применению резиновой крошки в составе асфальтобетонных смесей для дорожного строительства были начаты в Советском Союзе в 1961 году. Первые опытные участки были заложены в Росдорнии и НИИШП в Ленинградской области. Обследование участков выявило ряд недостатков, в том числе пониженную уплотняемость асфальтобетонной смеси.

В дальнейшем это направление развивалось посредством создания модификаторов асфальтобетонных смесей на основе резиновой крошки. Были разработаны и начали применяться в промышленных масштабах модификатор "Унирем", разработанный "Роснано", и модификатор КМА, созданный "Колтек-интернешнл".

Они с различной интенсивностью применяются до настоящего времени. Эти модификаторы вводятся в асфальтобетонную смесь по так называемой сухой технологии", - напоминает директор ассоциации "Шиноэкология" Евгений Кренц.

Он подчеркивает, что в мире более востребована "мокрая" технология. И нашим ответом Чемберлену стал модификатор "Битрек", правда, пока в силу ряда причин дорожники так и не начали его использовать.

В начале 2000-х годов одна российская компания пыталась внедрить эту технологию, но совершила стратегическую ошибку, продавая вместо модификатора сырье для него, которое не полностью прошло весь технологический процесс помола, говорит советник генерального директора ООО ГК "Альянс" в области дорожного хозяйства Андрей Семянихин.

Естественно, технология производства нарушалась, а построенные дорожные покрытия не выдерживали существующей нагрузки и быстро разрушались. В итоге хорошую технологию, созданную для решения глобальной экологической проблемы, едва не похоронили.

Но сейчас в этой сфере появились талантливые увлеченные специалисты, которые поставили себе цель исправить репутацию всей технологии переработки автомобильных покрышек. Они отслеживают тонкость и качество помола сырья, строго придерживаются ГОСТа и ориентируются на успехи и достижения зарубежного опыта.

Собственно, именно культура производства и применения переработанных покрышек является залогом благоприятных перспектив резинового асфальта. Причем на всех этапах технологии: от его первичного помола до укладки асфальтобетонной смеси.

"Использование модификатора на первой стадии его промышленного внедрения, как правило, осуществляется под авторским надзором производителей модификаторов по всей цепочке.

При соблюдении технологии производства и применения модификатора получены положительные результаты. Примером такого опыта является применение модификатора в Белгородской области, в Красноярском крае, в Москве на Кутузовском проспекте и т. п. Такие покрытия обладали повышенной деформационной устойчивостью в широком диапазоне температур.

Повышалась трещиноустойчивость, повышалась устойчивость к образованию колеи. Кроме того, эти покрытия улучшают экологию путем снижения шумообразования, что особенно важно для городских условий", - рассказывает Евгений Кренц.

Дьявол в деталях

Переработка покрышек решает и другую проблему - экологическую. Еще несколько лет назад подожженные на свалках шины не только коптили окружающую среду, пуская клубы черного дыма, но и отравляли легкие людей, живущих в радиусе нескольких километров. Время шло, отношение к утилизации менялось, и сейчас переработкой резины занимаются около сотни компаний в разных регионах страны.

"Крошку от 0 до 0,8 мм для модификатора производят механическим дроблением отработанных шин. Наиболее производительное оборудование фирмы "Элдан" (Дания), "Зерма" (Китай). Существует и российское оборудование ООО "Бонус", г. Малоярославец, ООО "Экоголдстандарт", г. Новосибирск, ООО "АльфаСПК", г. Новокузнецк".

Модификаторы изготавливают из "серийной" резиновой крошки, соответствующей СТО ассоциации "Шиноэкология" "Крошка резиновая СТО 2511-001-58146599-2004", - поясняет г-н Кренц.

Андрей Семянихин указывает и на другой способ переработки: покрышку замораживают, охлаждают до очень низкой температуры - она становится как стекло. Потом ее просто раздавливают, как кучу льда, получаются мелкие кусочки - это и называют криогенной резиной.

Но ее применение в виде модификатора нежелательно. Криогенную резину можно смело использовать для изготовления ИДН (искусственных дорожных неровностей типа "лежачий полицейский"), стоек под дорожные знаки, прорезиненные уличные покрытия. При дроблении резиновой крошки до состояния модификатора очень важна тонкость помола.

"Резина должна быть настолько "распушена", что там не должно быть кусочков, только пушинки. Для этого резину нужно 2-3 раза прогонять через мельницу. При этом мельница очень сильно нагревается, и в нашей стране есть опыт ученых, которые научились резко охлаждать перегретую резину, что делает ее качество еще выше.

Но на это уходит очень много энергии, и, видимо, поэтому эта технология широкого применения не получила. Помол выполняют без резкого охлаждения.

Многое также зависит от количества битумного вяжущего и от того, при какой температуре делают смесь. Когда вы делаете смесь на резине, необходимо немного повышать температуру вяжущего. Но чем выше температура нагрева, тем быстрее стареет само вяжущее.

Если мы сильно нагреваем масло, оно превращается в смолу, а она - хрупкая", - объясняет советник генерального директора ООО ГК "Альянс".

Соответственно, при нагрузках во время движения автомобилей такое покрытие скорее всего будет не прогибаться, а именно трескаться. Что, естественно, негативно скажется на межремонтных сроках. Поэтому при применении резинового модификатора желательно соблюдать простое правило: "больше битума и больше резины".

Часть битума при перегреве (выше 160 градусов) будет погибать, но также значительная его часть останется работать примерно, так как в литом асфальтобетоне, где битума около 8%, а температура его приготовления выше 200 градусов.

Что касается экономической эффективности от применения резиносодержащих модификаторов в дорожных покрытиях, то, по мнению директора ассоциации "Шиноэкология", она складывается из возможности изготавливать более "тонкий" верхний слой покрытий, а также из более длительного срока службы такого покрытия.

Евгений Кренц, ориентируясь на доклад Виктории Абрамченко на совещании у президента Владимира Путина от 30.11.2022 года, называет экономию до 20%.

"Еще раз подтверждаю, только нарушение технологии изготовления модификатора и дорожных одежд приводит к негативным последствиям эксплуатации дорог. Весь мировой опыт в течение последних 50 лет позволяет говорить об эффективности применения модификатора на основе резиновой крошки с эксплуатационной, экономической и экологической точки зрения.

По данным, приведенным в докладе представителя АБЗ-1 на конференции в Росдорнии, за счет применения вторичных материалов, т. е. резиновой крошки, уменьшается также и углеродный след от применения модификатора в дорожном строительстве более чем на 10%", - уверен г-н Кренц.

По данным, приведенным в докладах представителей АБЗ-1 на многих конференциях, в 2012-14 годах была сформирована смесь, которую назвали "ГАПГРЕЙД", напоминает г-н Семянихин. Эта смесь показала при испытаниях удивительные свойства сопротивления к усталости. Прибор на усталостную долговечность через 2 недели его работы просто отключили с уверенностью того, что трещина так и не образуется.

Дорожники приблизились к пониманию "вечных дорог". Единственный момент - экономический, при 8,5% битума необходимо добавлять примерно 40 кг резинового модификатора на одну тонну смеси. Это в несколько раз больше, чем добавляют сейчас.

Впрочем, у технологии есть сопоставимый по стоимости конкурент - SBS-полимер.

"Это совершенно другой материал, поскольку он создает матрицу - своеобразную сеть из "микропакетиков", в которые помещают агломераты из асфальтенов, масел, парафино-нафтеновых углеводородов и т. д. В битуме всего порядка 200 химических элементов, поэтому он гораздо интереснее для изучения, чем бензин или солярка.

Поскольку SBS-полимер захватывает каждый такой агломерат, старение (когда масло превращается в смолу) асфальтобетона происходит гораздо медленнее. Резина же таких "пакетиков"-матриц не создает. Поэтому более долговечным, на мой взгляд, пока является CBS-полимер", - рассуждает г-н Семянихин.

Андрей Семянихин, советник генерального директора ООО ГК "Альянс" в области дорожного хозяйства

Андрей Семянихин, советник генерального директора ООО ГК "Альянс" в области дорожного хозяйства

"Будет ли использоваться эта технология в России? Для этого необходимы системные усилия различных структур. В сентябре 2022 года Росавтодор в третий раз подряд отменил проведение рабочей группы по вопросу производства и использования модификаторов на основе резиновой крошки.

При этом руководство Росавтодора понимает, что под обещанную президенту программу обеспечения 24-летнего срока службы дорог нужна программа подбора материалов, способных обеспечить этот самый срок службы.

Переработчики резины, понимая, что львиная доля всего объема ремонта дорог приходится на замену верхнего слоя покрытия, стремятся модифицировать вяжущее верхнего слоя щебеночно-мастичного асфальтобетона (ЩМА), заменив мастичный материал на резиновый.

Но резина и полимерно-битумное вяжущее в ЩМА - разные материалы, выполняющие разные задачи асфальтобетонных слоев.

Многие эксперты высказывают сомнения в необходимости использовать резиновую крошку в верхнем слое основания. Ведь именно в этом слое образуются максимальные растягивающие напряжения. И резина лучше всего может растягиваться и сжиматься в этом слое, не вызвав при этом образование трещины.

То есть для использования резины есть свой слой наиболее эффективного применения - это самый нижний слой из всего пакета асфальтобетонных слоев.

Растягивающие напряжения образуются в результате воздействия колеса автомобиля на пакет асфальтобетонных слоев. Через несколько миллионов таких нагружений (проходов колеса по одному месту наката) нижняя плоскость нижнего асфальтобетонного слоя может треснуть.

Это зачастую и происходит, так как в самом нижнем слое обычно закладывается крупнозернистый пористый асфальтобетон, который применялся в середине прошлого века для низких нагрузок и низкой интенсивности движения. В таком асфальтобетоне мало битума, и он трескается при сравнительно небольшом количестве нагружений.

Время изменилось, и нагрузки, как и интенсивность движения, возросли. Пористый крупнозернистый асфальтобетон перестал обеспечивать былую долговечность. Два года назад на Европейском форуме переработчиков резины одним из лучших был признан материал "ГАПГРЕЙД" как наиболее устойчивый к воздействию растягивающих деформаций. В составе смеси 8,5% битума (в 2 раза больше, чем в вышеупомянутой пористой крупнозернистой смеси) и 40% резины с высокой тонкостью помола.

Да, около 40 килограммов резиновой крошки в одной тонне смеси - это очень дорогое удовольствие. Однако если объединить две государственные программы: "Утилизация" и "Модификация" - под 24 года срока службы дорог, то удастся утилизационный сбор покрышек использовать на целевую модификацию вяжущего.

Объединив две государственных программы, мы решим две задачи: избавим страну от покрышек, решив экологическую проблему, и сделаем долговечное асфальтобетонное основание, которое будет служить дольше. Если мы минимизируем образование трещин внизу асфальтобетонного пакета, тем самым предотвратим распространение этих трещин наверх. Значит, верхний слой покрытия в результате сокращения количества отраженных трещин, куда может заливаться вода и рвать его в морозы, будет служить дольше.

Теперь нужно решить другую проблему - это утилизационный сбор. Пока денег хватает только на то, чтобы собрать покрышки и переработать их до состояния крошки фракцией 1 мм. Такой крупный помол практически неприменим в дорожном строительстве.

Поэтому все попытки применить такую крошку в асфальтобетоне заканчиваются провалом: асфальтобетон с такой крошкой трудно уплотнить, и он разуплотняется, создавая лишние поры в асфальтобетоне, которые ускоряют его разрушение.

Выход есть - утилизационный сбор нужно увеличить на сумму, достаточную для обеспечения помола как минимум в два раза тоньше существующего. Тогда эта крошка может послужить модификатором вяжущего, и дорога будет служить дольше.

Осталось только договориться с переработчиками резины, чтобы те вместо мало кому нужной крошки с тонкостью помола 1 мм делали целевой продукт для модификации битума с наиболее тонким помолом. Но этот вопрос уже нужно решать на уровне Государственной Думы".