Потенциал вспенивающегося пенополистирола (EPS) в России еще не раскрыт. Основная функция EPS в дорожном строительстве - снижение нагрузки на основание в насыпях, которые возводятся, чтобы соблюсти геометрию дороги, нормы по уклонам, снегозаносимости, регламентированные высоты. Овраги нужно поднимать, а холмы - срезать, чтобы дорога была ровной, без резких перепадов рельефа. Дополнительный эффект технологии - морозоустойчивость. Мировая практика знает применение EPS также в подпорных стенах и устоях мостов.
Впервые, в 1972 г., вспенивающийся пенополистирол в дорожном строительстве использовали норвежцы. Помещение в тело насыпей EPS популярно в Великобритании, Дании, Финляндии, Франции, США и даже в Японии, поскольку блоки пенополистирола хорошо выдерживают сейсмические нагрузки. Преимущества были оценены, как минимум, в 8 странах, но не у нас. Тем не менее первые российские 15 тыс. м3 EPS-блоков уже уложены. Несложно догадаться, что территорией освоения метода стал город на Неве, где на нескольких объектах был применен экструдированный пенополистирол (ХPS).
Пока единственный известный (хотя, возможно, были какие-то экспериментальные участки) проект с EPS ведется на подходе к путепроводу через железную дорогу Санкт-Петербург - Москва в направлении к Софийской улице, где предусмотрена насыпь до 10 м. Устройством этого участка "на почве болотной и зыбкой", а точнее, на слабых тиксотропных грунтах занимается ГП "Дор- сервис" по ТУ. Вдохновителем проекта стал первый заместитель генерального директора, главный инженер ГП "Дорсервис", член экспертной комиссии при Минтрансе по стандартам и новым материалам, канд. техн.наук Е.П. Медрес.
Вспенивающийся пенополистирол применим в различных геоморфологических условиях. Это одна из технологий, с помощью которой можно предотвратить появление или таяние ледяных линз и пучинистость грунтов. Но каждый случай уникален, и любой объект найдет свое проектное решение в зависимости от гидрогеологии.
"EPS-блоки можно укладывать для насыпи в районах, где происходит постоянное льдообразование. Что касается увеличения расчетного срока службы дороги, то на него влияет очень много факторов. Если сделать расчет правильно и выбрать оптимальный вариант из всего мирового набора технологий, надежность конструкции будет достаточной. Но за EPS-блоками - будущее, и их надо применять смелее", - дал оценку перспективам пенополистирола Е.П. Медрес.
Высока ли цена инноваций? По расчетам ГП "Дорсервис", в ряду альтернативных безосадочных конструкций насыпей, т.н. "свайного поля" - призматических, цементопесчаных свай либо буровых столбов, выгоднее EPS. Например, применение призматических свай с жестким ростверком и наголовниками обойдется дороже на 15-20%. В сравнении с джетграутингом, для которого необходимо импортное оборудование, ожидаемый экономический эффект еще ощутимее - около 25%.
В перспективе на объектах ведущего работу предприятия возможно комбинирование EPS-блоков и пенобетона по методологии Е.П. Медреса. Суть в том, что, если насыпь устраивается на подтопляемых участках, в расчет включается гидростатическое всплытие. Сила воды выталкивает легкие блоки на поверхность, дополнительное устройство коннекторов не дает положительного эффекта. В данной ситуации возможно использование пенобетона в нижнем слое, что придает устойчивость и безопасность всей конструкции, помогает избежать всплытия блоков. Укрепленные пенобетоном откосы дорожной насыпи исключают воздействие на полимер ультрафилета.
Сторонники EPS выступают за то, чтобы полимер закладывался не только в трапецеидальные насыпи, как, собственно, и происходит на объекте Северной столицы, но и в подпорные стенки. В городе на Неве этот материал помог бы обойтись без свай при строительстве мостов. "Заложенные под устои EPS-блоки выдержат мост и сделают насыпь безосадочной. Осадка конструкции в период строительства составляет максимум 8 см, что показывают и расчеты, и практика", - отмечают в ГП "Дорсервис".
Уточним, что для устройства насыпей на слабых грунтах предпочтительны блоки высотой не менее 0,5- Потенциал вспенивающегося пенополистирола (EPS) в России еще не раскрыт. Основная функция EPS в дорожном строительстве - снижение нагрузки на основание в насыпях, которые возводятся, чтобы соблюсти геометрию дороги, нормы по уклонам, снегозаносимости, регламентированные высоты. Овраги нужно поднимать, а холмы - срезать, чтобы дорога была ровной, без резких перепадов рельефа. Дополнительный эффект технологии - морозоустойчивость. Мировая практика знает применение EPS также в подпорных стенах и устоях мостов. 0,6 м, шириной в метр, длиной 2,5-3 и даже 6 м. EPS-блоки укладываются в подготовленное, выровненное песчаное основание в шахматном порядке. Каждый слой ложится внахлест, блоки соединяются коннекторами (зубчато). В итоге создается легкая монолитная структура, обладающая и внутренней, и внешней устойчивостью к различным воздействиям, ветровым и снеговым нагрузкам.
На автомагистралях помимо традиционной дорожной одежды для распределения усилий и дополнительной жесткости конструкции на EPS-блоки укладывается защитная железобетонная плита. Слои пенополистирола при этом создают достаточно ровную поверхность.
Среди преимуществ EPS - то, что он долговечен. Гарантийный срок службы заявляется в полвека, во всяком случае, натурные испытания норвежцев показали, что блоки, успевшие пролежать в насыпи 30-35 лет, при динамическом воздействии и контакте с водой, расчетных характеристик не изменили. Но тестировать пенополистирол с более долгим сроком эксплуатации будет уже следующее поколение автодорожников.
Распространится ли петербуржская практика по нашим дорогом, гадать рано. Проектировщики исходят из принципа: нельзя сказать, хорош или плох метод, можно говорить лишь о его приемлемости для конкретного объекта. Это в Европе дефицит ресурсов, а на пространствах России минеральных материалов для устройства насыпей много. Креативной мысли в проектных решениях - тоже.
Тем не менее эксперт компании "СИБУР" А.Л. Володиков рекомендует применять пенополистирол там, где с его помощью можно существенно сэкономить на объеме грунта при возведении высоких насыпей, а также в населенных пунктах. Технология экономически оправданна при стесненных условиях на путепроводах.
Для обеспечения развязок приходится возводить несколько уровней дороги. Встают две проблемы. Во-первых, нужно привезти сотни тысяч кубов грунта или песка. Во-вторых, дорожная конструкция может не выдержать своего многократно увеличившегося веса. EPS-блоки помогут выйти из положения. Кроме того, для их укладки потребуется меньше спецтехники на объекте.
Перспективность интересных решений с пенополистиролом не отрицает и заведующий сектором геополотен РосДорНИИ А.П. Фомин с оговоркой, что при расчете технико-экономических вариантов должны взвешиваться конечные показатели - срок консолидации грунта и прочность EPS-блоков, т.е. их сохранность во время строительства.
По вопросу консолидации есть более оптимистичные мнения: "EPS позволяет рассчитать прогнозируемую величину осадки насыпи с большой точностью, что скажется на ровности дорожного полотна".
В отношении риска для верхней части насыпи по прочности EPS, которой, как может поначалу показаться, не хватит, чтобы выдержать дорожную технику, уточним, что нормируемый предел прочности при изгибе составляет от 172 до 345 кПа, а сопротивление сжатию при 10% деформации - от 70 до 200 кПа для различных марок.
В целом, характеристик для дорожного полистирола больше, показатели жестче, чем к EPS в плитах для теплоизоляции зданий. Выбор марки определяется расчетом необходимой прочности материала, хотя он и ограничивается бюджетом проекта. Кроме того, даже если использовать более дорогие марки с высокой плотностью, теплофизические свойства останутся высокими, а фактор морозоустойчивости все же значим.
Но, если при выборе материала для дорожного строительства сфокусироваться на теплоизоляции, т.е. рассматривать EPS-блоки в качестве утеплителя, то дорога на этапе строительства будет очень дорогой. Хотя при эксплуатации она что-то отыграет, став более устойчивой весной, что будет иметь свой экономический эффект. Особенно это значимо для северных регионов, где только что построенные дороги проваливаются и километрами уходят в болото. Если не дать земляному полотну в условиях вечной мерзлоты оттаять, его несущая способность не будет повреждена.
"При использовании EPS тепло не проникает в зону вечной мерзлоты, соответственно, дорога будет служить дольше", - отмечает по этому поводу главный специалист по технологиям и качеству ДСК "Автобан" А.В. Семянихин. Интерес к технологии был заявлен в северных регионах, где стоит задача сохранить мерзлоту нетронутой, чтобы не пошла оттайка и не образовались просадки и разрушения. Два года назад РосДорНИИ начал готовить ОДМ для Якутии - это были первые подступы к теме. Теперь проектные решения с пенополистиролом включены в Альбом типовых дорожных конструкций, подготовленный РосДорНИИ совместно с "СИБУР Холдингом". Потихоньку технология становится узнаваемой.
А то, что пока к EPS относятся осторожно и с недоверием, эксперты объясняют тем, что новое (хотя в советской науке были похожие предложения) всегда пугает. Еще нет собственной статистики, как материал поведет себя во время строительства и эксплуатации в наших кислых водах, как на него повлияют агрессивные факторы и как он при этом может деформироваться.
Одна из главных проблем популяризации вспененного пенополистирола в том, что и проектным, и подрядным организациям сложно уйти от традиционных технических решений, которые основываются на нормативной документации, строящейся на практике применения. Т.е. у проектировщиков нет законного инструмента - и круг замкнулся.
Для накопления критической массы применения, позволившей бы сформировать нормативно-техническую базу, необходима инициатива заказчика, регулятора. Чтобы технологией заинтересовались, нужно, чтобы проектировщики, по финансам и по срокам, могли разработать технико-экономическое обоснование и доказать его Главгосэкспертизе, а подрядчики бы убедились в приемлемости инновации. Но в любом случае кто-то должен стать первым, и пожелаем им награды за смелость - удачи!
