Проблему бесконечного ремонта автодорог в Казахстане давно можно было бы решить
Фото: gov.kz.
Нет человека, который не поминает недобрым словом дорожные работы, когда "оранжевые жилеты" начинают катать асфальт на проезжей части. Ведь совсем недавно вроде бы все сделали, и опять! Это и движение ограничивает, и дышать нечем, а уж сколько денег из бюджета уходит!
Но вроде как это неизбежно: климат в Казахстане сложный, резко континентальный, с очень резкими перепадами суточных температур. А для дорожного полотна попеременное замораживание и оттаивание с переходом температуры через 0°С - это самое разрушительное дело. На самом деле эту проблему, как и ряд других, которыми объясняют бесконечные ремонты автодорог, давно можно было бы решить. Причем с помощью отечественных исследований и материалов.
Как это было при Цезаре?
Борис Айсаевич АСМАТУЛАЕВ, доктор технических наук, профессор, начинает говорить об этой теме очень издалека – с Древнего Рима:
- Вы когда-нибудь задумывались, почему Римский Пантеон стоит спустя две тысячи лет после постройки, при том под самым большим в мире неармированным бетонным куполом? И не только он. Римские дороги, а их сейчас по оценкам историков от 80 до 300 тыс. км., и некоторые из них до сих пор находятся в хорошем состоянии. На протяжении десятилетий ученые исследовали образцы римских бетонных сооружений - гробниц, волноломов, акведуков и причалов - чтобы выяснить, почему эти древние здания выстояли, тогда как современный бетон может рухнуть всего через несколько десятилетий. Объясняется беспримерная римская прочность использованием в бетоне вулканического пепла и туфа. Это фрагменты расплавленных горных пород, выбрасываемых в результате извержения вулканов. Мало того, что римский бетон экспоненциально более прочен, чем современный, он также может восстанавливать себя. Если бы при строительстве наших дорог использовался древнеримский бетон, они бы десятилетиями не нуждались в капитальном ремонте.
Здесь сразу нужно затронуть еще одну тему. Когда мы критикуем качество дорожного строительства и ремонтов, мы, как правило, концентрируемся на бюджетных тратах и не задумываемся о том, какое влияние дорожные работы оказывают на экологию. А оно огромно. Например – бетон, используемый для покрытий автомагистралей, делают на основании цемента и воды. При производстве цемента в качестве основного морозостойкого компонента используется клинкер, продукт высокотемпературного обжига и измельчения спёкшейся смеси известняка, глины и шлаков. Сам по себе он не очень токсичен, но его изготовление сопряжено с очень большим выбросом углекислого газа и расходом топлива. Та же история с вязким битумом, для приготовления асфальта его необходимо расплавить до температуры 190 градусов, с выделением огромного количества токсинов и парниковых газов.
Но и следующий цикл жизни дорожных материалов "давит" на природу: когда идет ремонт дорог и снимают старое покрытие, у нас, в постсоветских странах, почти всегда его отправляют "на пенсию" на полигоны в виде отвалов из кусков асфальта и бетона, захламляющих пространство. А поскольку ремонт наши дороги, совсем не древнеримские по качеству, требуют часто, то и таких "мусорок" становится больше. А между тем, и эту проблему можно решить.
Замкнутый круг "строительство-ремонт-ремонт"
Сегодня в Казахстане около 100 тыс. км автомобильных дорог общего пользования, из них более 70% - дороги, которые не реконструировались с 1990-х годов. С тех пор не только прошло немало времени, но и в разы возросла транспортная нагрузка, автогрузоперевозки достигли 3,71 млрд тонн в 2022 году, а количество дорог остается прежним. Кстати, доход только от автогрузоперевозок более чем в четыре раза оправдал бюджетные затраты, предусмотренные на 5 лет до 2025 года.
В городах из-за отсутствия качественных, с требуемой пропускной способностью, дорог и сплошных транспортных заторов резко ухудшилось состояние окружающей среды – ведь пробки, это выделение большого количества выхлопов угарных газов. Кроме того, в результате повышения транспортных нагрузок в 2-3 раза сократился срок службы дорожных покрытий: покрытия из асфальтобетона теперь надо менять раз в 5-6 лет, из цементобетона – в 20 лет.
Пятилетний бюджет автодорожной отрасли Казахстана на 2021-2025 годы определен в ежегодном размере, не превышающем 1% ВВП страны. Это, в принципе, очень мало, те страны, которые делают стратегическую ставку на развитие транспортной отрасли, тратят больше. Например, Китай около 3,5% ВВП, США и страны ЕС - на уровне 2-2,5%. Но и из этой суммы у нас не многое уйдет на строительство новых дорог, тратить придется на иное: значительная часть средств, выделяемых на развитие дорожной отрасли, расходуется на ежегодно возрастающие объемы ремонта и содержание существующих технически устаревших трасс. Поэтому строительство новых автомобильных магистралей, а точнее реконструкция существующей сети дорог, в Казахстане не превышает 600-700 км в год.
- Получается как бы замкнутый круг. Количество дорог не увеличивается с 1990-х годов. За последние 30 лет реконструировано 18 тыс. км. автомобильных дорог, построенных с использованием цементобетонных и асфальтобетонных покрытий, на основе быстро твердеющих портландцементов и вязких битумов. Сроки эксплуатации первых составляют не более 20 лет, а вторые, то есть асфальтобетонные покрытия, эксплуатируются не более 5-6 лет. И это на фоне того, что с начала этого века мировыми концепциями строительства и эксплуатации автодорог выдвинуты новые требования к межремонтным срокам дорожных конструкций, и по ним затраты на жизненный цикл автомобильных дорог окупаются при сроках их эксплуатации не менее пятидесяти лет! - говорит Борис Айсаевич.
Золотые ресурсы техногенных мусорок
Как решать эту проблему? И тут мы возвращаемся к теме бетона из Древнего Рима: строить дороги надо с использованием новых материалов, созданных на основе многовекового опыта. Вулканических пород, как в Италии, в Казахстане, как известно, нет, но есть, чем их эффективно заменить. Это содержимое крупно тоннажных полигонов и отвалов: металлургических, электроферросплавных , фосфорных, нефтедобывающих, обогатительных и энергетических производств. На профессиональном языке их еще называют "техногенные минеральные отложения", ТМО. Это шлаки, шламы, золы, прошедшие термическую обработку при основном производстве, аналогично вулканическим туфам и пеплам, а также нефтесодержащие породы и нефтезагрязнённые грунты, вскрышные породы, цементная пыль, отходы, содержащие известь. И самое ценное для автодорожной отрасли сырье – асфальтовый лом. Может, в Казахстане всего этого суммарно меньше, чем в Италии вулканического пепла, но все равно очень много - более 45 млрд тонн, и каждый год отечественная промышленность добавляет еще примерно по миллиарду. Все ТМО лежат в колоссальных по объемам хранилищах, никак не используясь, загрязняя все вокруг и занимая сотни гектаров потенциально ценных сельхозземель. А между тем, еще при СССР исследованиями и изобретениями казахстанских ученых - впервые в мире! – было доказано, что в дорожном строительстве эффективно использовать "длительно твердеющие дорожные вяжущие коллоидного упрочнения", получаемые из ТМО. Называют эти материалы так: наноструктурированные асфальтоминеральные и дорожные бетоны. Они от нагрузок не разрушаются, как традиционные материалы, а, наоборот, самовосстанавливаются, становясь еще более прочными.
То, что они делают для автодорог, в одной из научных статей Бориса Айсаевича формулируются так: "обеспечивают самозалечивание деструкций от действия возрастающих транспортных и климатических нагрузок … в условиях многолетней эксплуатации автомобильных дорог". То есть простым языком - чем дольше "лежит" дорога из нано структурированных бетонов и чем больше по ней ездят, тем прочнее она становится.
Заводы Казахстана могут полностью обеспечить дорожную отрасль эффективными и экологически чистыми дорожными цементами. При этом производительность и прибыльность заводов увеличится в 2-3 раза, так как исключается самый сложный передел - обжиг клинкера при температурах до 1500 градусов, с массовым выделением высокотоксичного СО2, отравляющего окружающую среду.
Мы были первыми в мире…
Такие материалы – не изобретение сегодняшнего дня, идея создания дорожных бетонов с высокой морозоустойчивостью и экологичностью была реализована в советский период, в 1976- 1990 годах. Из бетонов с использованием ТМО, асфальтового лома и нефтесодержащих пород было построено более 1200 км автомобильных дорог, при этом использовались отходы шлаков Шымкентского и Джамбульского фосфорных и Карагандинского металлургического заводов, бокситовые шламы Павлодарского алюминиевого завода, золы 32-х ТЭЦ, а также, вместо битумов, нефтесодержащие породы Западного Казахстана. Ежегодный рост количества новых дорог до 1990-х годов составлял не менее 3 тыс. км. Опытные участки дорог были обследованы в июле 2019 года, и оказалось, что они находятся в хорошем технико-эксплуатационном состоянии, выбоин и просадок нет. Шлакобетонные покрытия, которые в течение 39–45 лет находятся в эксплуатации, никаких деформаций не имеют, кроме температурных трещин.
Есть более новые примеры. Автодорога "Астана-Щучинск" общей протяженностью 234 км выполнена в период с 2007 по 2009 годы. Строили ее с использованием трех видов конструкций дорожной одежды (так на профессиональном языке называют разные слои дорожного покрытия) на пяти участках. Что получилось? Участок из цементобетона на основании из монолитного укатанного "самовосстанавливающегося" золобетона, уже в течение 15 лет эксплуатируется в идеальном состоянии. А остальные участки, с асфальтобетонным и цементобетонным покрытиями на основаниях из традиционных материалов, получили деформации, требующие ремонтных работ уже со второго года эксплуатации.
Сегодня в стране эксплуатируется более 1600 км дорог с цементобетонными покрытиями в основном на международных автомагистралях "Западная Европа - Западный Китай", "Алматы-Талдыкорган-Караганда-Астана-Щучинск", "Алматы-Хоргос". Но почему их так мало? Более того - с 2020 года строить цементобетонные покрытия вообще перестали. Объяснено это было так: технологии сложны, и дорого обходится эксплуатация бетоноукладочного технологического комплекса. Странно: в Казахстане давно есть убедительный опыт большей эффективности наноструктурированных бетонов, есть высококвалифицированные специалисты, как ученые, так и технологи. Есть мощное и очень дорогое европейское оборудование, которое теперь простаивает из-за отсутствия проектов и программ на строительство бетонных дорог. Сырья же для нанобетонов в виде конусов ТМО на заводах и ТЭЦ буквально горы.
Даже сейчас что-то из материалов с использованием ТМО у нас строится. Но в каких объемах? Борис Айсаевич говорит, что в настоящее время использование ТМО и асфальтового лома в дорожном строительстве, по сравнению с периодами до 1990-х годов, снизилось в пять раз.
- Казахстан опережал все республики СССР по строительству дорог с использованием ТМО. Может быть, по нашему примеру в США и странах Европейского союза ТМО и асфальтовый лом начали использовать для производства дорожных материалов. Сейчас они используют до 80-100% лома. Страны Европейского Союза даже образовали Европейскую ассоциацию по утилизации золы ТЭЦ, продуктов горения угля для улучшения экологической состояния окружающей среды (Coal Combustion Products). Организация была основана в 1990 году, в нее входят 28 энергетических компаний из 15 стран, выпускающих 88% золошлаковых материалов (ЗШМ) в ЕС. В Европе кратное увеличение объемов переработки ЗШМ до 80-100% началось с введения общих для Евросоюза директив, регулирующих выбросы в угольной промышленности. Самые известные стандарты – IPPC, LCPD, IED. В 2010 году страны Тихоокеанского региона - Китай, Индонезия, Австралия - создали свою Азиатскую ассоциацию угольной золы (Asian Coal Ash Association) для решения задач по переработке золошлаковых отходов с целью их утилизации и решения экологических проблем. Основные направления переработки ЗШМ - дорожное строительство, цемент и строительные материалы. На это идет до 85% отходов, остальное используется для выпуска удобрений, - говорит Борис Айсаевич.
Согласно действующему закону Казахстана "Зеленая экономика" утилизация ТМО к 2030 -2050 годах должна составлять соответственно не менее 30% и 50% от общего объема их накоплений. А промышленные предприятия, выделяющие и имеющие ТМО, обязаны содействовать ускорению их утилизации для снижения экологических нагрузок на окружающую среду, а не отмахиваться уплатой низких штрафных санкций, продолжает ученый.
"Асфальтный лёд" тронулся?
В некоторых советских газетах была такая рубрика: "Когда верстался номер". То есть, мол, вот мы рассказали про проблему, и, как раз в самый-самый последний момент, пришли какие-то новости по ней. Вот также получается и у нас: совсем недавно Комитет автомобильных дорог и "КазАвтоЖол" приняли протокольное решение об использовании ТМО при строительстве автомобильных дорог республиканского значения. "Ну, наконец-то, "лед тронулся", - говорит Борис Айсаевич.
Увидим…
Фото: предоставлены Б. Асматулаевым.
ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА НАШ КАНАЛ И ЧИТАЙТЕ НАС В TELEGRAM!
