Казахстанский дорожный научно-исследовательский институт разработал уникальный катализатор для укрепления песчаных грунтов «Q SMART-K». Новая добавка адаптирована к условиям западных регионов Казахстана, активизирует ионные взаимодействия, связывая пылевые частицы песка и превращая их в осадочную породу, что делает дорожные основания более прочными и устойчивыми. Эта разработка поможет продлить срок службы цементобетонных дорог и снизить затраты на их обслуживание.
Фото с архива сайта
Специалисты Казахстанского дорожного научно-исследовательского института проводят глубокие исследования причин и процессов разрушения дорог, на основе которых разрабатываются новые методы их укрепления. В течение двух лет АО «КаздорНИИ» фиксировал случаи коробления цементобетонных дорог, создавая детальные карты дефектов проблемных участков. Ученые проводили химический и температурный анализы, рентгеновские исследования и мониторинг деформационных швов, что позволило детальнее изучить природу повреждений.
Как отметил руководитель управления науки АО «КаздорНИИ» Кайрат Мухамбеткалиев, в 2021 году на цементобетонных дорогах Казахстана специалистами зафиксировано 36 случаев деформаций, в 2022 – 23. Особое внимание ученые уделили свойствам дорожных оснований, от которых зависит устойчивость дорог к нагрузкам. Углубленное исследование показало, что устойчивость дорог в большей степени зависит не только от состава бетона, но и от качества и типа почвы, климатических условий и уровня подземных вод.
– В большинстве случаев подстилающие слои основания автомобильных дорог устраиваются с использованием песков или песчано-гравийных смесей, наиболее склонных к вымыванию. Паводковые ситуации прошлого года, да и предыдущих лет, показали нам необходимость усиления устойчивости земляного полотна и основания автомобильных дорог. Учеными КаздорНИИ постоянно учитывается опыт зарубежных стран, отличающихся сложными климатическими и геологическими условиями. Основными причинами снижения долговечности оснований автомобильных дорог являются слабоустойчивые и пучинистые грунты, наличие которых следует учитывать при проектировании и эксплуатации дорог. Слабые грунты легко размываются водой и теряют прочность под транспортной нагрузкой, снижая долговечность дорожного покрытия. Среди основных факторов, влияющих на снижение долговечности дорожного покрытия, широкий диапазон колебаний температуры и влажности в течение года, экстремальные нагрузки от тяжелого транспорта, нарушение технологии укладки, а также неэффективный водоотвод. Эти факторы способствуют преждевременному образованию трещин, выбоин и других деформаций, что приводит к ухудшению качества дорожного покрытия и увеличению затрат на его содержание и ремонт, – говорит Кайрат Мухамбеткалиев.
Поэтому, как отметил специалист, каждый случай деформации на дороге требует тщательного анализа, чтобы избежать подобных проблем в будущем. На слабоустойчивых грунтах дороги чаще подвержены просадкам и деформациям, поэтому специалисты АО «КаздорНИИ» изучают минеральный состав таких грунтов и их фильтрационные свойства. В рамках научных работ ученые также занимаются поиском решений для защиты дорог от преждевременного разрушения.
– Диагностика дефектов дорожного покрытия является одним из основных направлений нашего института; за последние пять лет обследовано 17 тысяч км автомобильных дорог. К сожалению, в некоторых регионах акиматы не оценивают важность и качество диагностики автомобильных дорог и иногда привлекают некомпетентных специалистов, чьи результаты не позволяют точно оценить состояние дорожных покрытий и в полной мере разработать эффективные меры по предотвращению деформаций, – сетует Кайрат Мухамбеткалиев.
Стоит отметить, что летом этого года делегация из КаздорНИИ посетила Западно-Казахстанскую область, вызвав большой интерес среди дорожников.
– Нам бы хотелось, чтобы потенциал ученых и специалистов КаздорНИИ был максимально задействован и в Западно-Казахстанской области. С этого года мы открыли филиал в Актюбинской области, нашими услугами активно пользуются коллеги из Атырауской и Мангистауской областей. В общем, институтом развиваются более десяти направлений (научно-техническое сопровождение, управление проектами, проектирование, диагностика автомобильных дорог, лабораторные испытания, разработка новых материалов и многое другое), – рассказал специалист.
Катализатор «Q SMART-K»
Институт имеет собственные разработки, коммерциализация которых позволит увеличить долю казахстанского содержания в инновационных технологиях, применяемых в дорожной отрасли. Одной из перспективных разработок АО «КаздорНИИ» является новый инновационный материал – катализатор «Q SMART-K», полученный в результате научных исследований.
– Данная разработка может пригодиться дорожникам Приуралья. При укладке покрытия щебень может проседать в песчаное основание, что приводит к нестабильности и сокращению срока службы дороги. Для решения этой проблемы мы разработали катализатор «Q SMART-K» – первый в Казахстане продукт, который значительно укрепит структуру дорожного основания, – подчеркнул Кайрат Мухамбеткалиев.
Исследования показали, что катализатор «Q SMART-K» ускоряет физико-химические процессы в осадочных породах, формируя устойчивую и прочную основу для дороги с учетом климатических факторов и транспортных нагрузок.
– Наш катализатор для грунтов способен не только увеличить срок службы дорожного покрытия, но и снизить расход материалов основания, что делает строительство автодорог более экономичным и эффективным. Технология производства работ проста в применении, легко интегрируется в существующие технологические процессы и позволит быстрее адаптировать материал для нужд дорожных проектов. С 2025 года мы планируем применять новую добавку на ряде пилотных участков, что позволит апробировать технологию в реальных условиях эксплуатации. По окончании апробационного периода катализатор будет рекомендован к широкому применению, – сообщил Кайрат Мухамбеткалиев.
Как отметили в «КаздорНИИ», эти разработки не только способствуют улучшению качества дорог, но и увеличивают долю казахстанского содержания в инновационных технологиях, применяемых в дорожной отрасли, делая дорожное строительство более экономичным и эффективным.
– АО «КаздорНИИ» активно занимается решением актуальных проблем дорожной отрасли, таких как слабоустойчивые и пучинистые грунты, дефицит инертных материалов, особо актуальных для Западно-Казахстанской области, и способен предложить эффективные решения для улучшения состояния дорог. Для специалистов-дорожников и всех заинтересованных в новейших разработках и достижениях в дорожной науке, АО «КаздорНИИ» выпускает отраслевой научно-публицистический журнал «Jolshy Вестник КаздорНИИ», где регулярно публикуются последние новости и достижения в дорожной науке. Ознакомиться с журналом и узнать больше о разработках института можно по ссылке https://jarshy.qazjolgzi.kz/kk/. Также институтом была разработана Единая база дорожно-строительных материалов и новых технологий, предоставляющая актуальную информацию по всем новейшим материалам и инновациям в дорожной отрасли. Доступ к базе также можно получить по ссылке https://rcmbase.qazjolgzi.kz/kk/, – подытожил Кайрат Мухамбеткалиев.
Эти ресурсы позволяют специалистам и всем заинтересованным ознакомиться с передовыми решениями и достижениями в дорожной науке, способствуя развитию дорожной отрасли в Казахстане.
Антигололедный экореагент
Фото с архива сайта
Противогололедный материал «QSmartAntiglaze» от «КаздорНИИ» готовится к запуску в производство в Казахстане. Данный реагент не разъедает дороги, тротуары, обувь и кузова автомобилей, не вредит деревьям и кустарникам, безопасен для здоровья человека, а самое главное, быстро топит лед и сохраняет свои свойства даже при экстремальных морозах.
В прошлом году на выставке Казтрафик Министерству транспорта была презентована полезная разработка отечественный ученых – противогололедный материал, который кардинальным образом отличается от привычных солесодержащих реагентов. Казахстанские ученые не раскрывали подробности о составе новой разработки, пока материал проходил реальные зимние испытания на дорогах одного из северных регионов страны. Однако после успешных тестов в «КаздорНИИ» сообщили ряд подробностей.
Специалисты института рассказали, что на тестировании в марте 2024 года в Акмолинской области, где температуры опускались до -18 °C, реагент успешно справился с поставленной задачей. Присутствующие на апробации представители ключевых дорожных организаций Казахстана зафиксировали этот результат как позитивный и подтверждающий необходимость дальнейшего внедрения реагента на дороги страны.
Научный сотрудник АО «КаздорНИИ» Динмухамбет Алижанов отмечает, что реагент представляет собой жидкий раствор, состоящий из концентрированной ортофосфорной кислоты и специальных добавок.
– Содержание в составе реагента ортофосфорной кислоты может смутить некоторых людей, однако, оно применяется очень широко в авиации, пищевой промышленности, сельском хозяйстве и стоматологии, и зарегистрирована в качестве пищевой добавки E338. Реагент неоднократно тестировался в лабораторных условиях на соответствие требованиям межгосударственного стандарта ГОСТ, по результатам которой не выявлено негативных воздействий, – говорит специалист.
По его словам, «QSmartAntiglaze» представляет собой бесцветную жидкость, которая растапливает лед и снег в течение 20–30 минут и продолжает работать даже при сильных морозах, предотвращая повторное образование наледи, что характерно для солесодержащих реагентов, быстро теряющих свою эффективность при понижении температуры до - 10 °С. Один из главных плюсов разработки казахстанских ученых – экологичность и щадящее воздействие на асфальт, резину, металлы и бетон, что особенно важно для долговечности дорог и поддержания инфраструктуры в хорошем состоянии. Новый реагент без соли также не образует токсических соединений в сточной воде и в воздухе.
– «QSmartAntiglaze» отвечает современным требованиям экологической безопасности. Его компоненты разлагаются после того, как выполнят свою задачу, и не наносят вреда окружающей среде. Таким образом, он подходит для использования в городах и на природных территориях, где важно свести к минимуму загрязнение, – подчеркивают специалисты «КаздорНИИ».
Также стало известно о перспективах коммерциализации научной разработки. Препарат заинтересовал казахстанский бизнес, занимающийся импортом зарубежных противогололедных материалов. Предприятие сейчас в процессе наладки производства экореагента при научном сопровождении ученых научно-исследовательского института.
– Поддержка казахстанского бизнеса – наш приоритет. При передаче разработок мы строго придерживаемся этой позиции. Кроме того, мы рассчитываем себестоимость производства и обозначаем ценовые пределы, которых должен придерживаться коммерческий партнер, – сказал Динмухамбет Алижанов. – Аналоги нашему продукту есть в зарубежных странах, но по стоимости они превосходят нашу продукцию, что ограничивает их широкое применение. При производстве таких реагентов тратятся немало ресурсов, требуются дорогостоящие материала которые и приводят к таким большим ценам.
Что касается эффективности экореагента при сорокаградусных морозах, то, к сожалению, работоспособность разработанного реагента составляет минус 30°С, при температуре ниже реагент начинает переходить в твердое состояние. Хотя это только первые шаги по данному направлению. Специалисты АО «КаздорНИИ» продолжают работу по совершенствованию данного продукта и надеются, что в ближайшем будущем и этот порог будет достигнут.
Данный продукт пока апробирован в Астане и получен положительный результат, но планируется его применение в разных областях нашей страны. В «КаздорНИИ» отметили, его применение в ЗКО будет решаться путем конкурсного отбора.
– Вопрос касательно применения реагента в ЗКО зависит от местных исполнительных органов, ответственных за содержание той или иной дороги. Наша организация активно рекламирует и продвигает данную продукцию, однако, ее применение в конкретной местности будет решаться на основании конкурсного отбора. Ученые надеются на долгосрочную перспективу массового применения данной разработки, особенно в регионах с долгими зимами, поскольку новый для Казахстана противогололедный реагент может намного снизить аварийность и травматизм пешеходов в холодное время года, а также внести позитивный вклад в улучшение экологической ситуации. Производство данного реагента не требует трудоемких работ, применяемые компоненты недорогие и их производят в нашей стране. Отмечается и другой ряд важных факторов: низкие нормы расхода, доступность и простота в приготовлении раствора. Для его производства не требуется дорогостоящее оборудование. При наличии производственной площадки каждая область может сама производить данную продукцию и применять ее, экономя свой бюджет, – резюмировал Динмухамбет Алижанов.
3D-модели мостов
Специалисты КаздорНИИ также начали апробацию новой технологии создания высокодетальных цифровых моделей мостовых сооружений с применением LiDAR и фотограмметрии. Данная методика значительно ускоряет процессы обследования и диагностики мостов и дает возможность создавать трехмерные цифровые модели, позволяющие инженерам с высокой точностью делать замеры, анализировать состояние конструкций и прогнозировать их долговечность. Еще одно заметное преимущество технологии состоит в доступности цифровых 3D-моделей. Теперь при необходимости дополнительно изучить объект, специалистам-мостовикам больше не потребуется совершать повторные выезды. Первоначальные результаты апробации полностью оправдали ожидания: созданные модели выявили все необходимые параметры для анализа состояния мостов, предоставив подробные данные для дальнейшей работы.
– Цифровые решения представляют собой будущее инженерного дела, позволяя эффективно управлять инфраструктурными объектами и своевременно выявлять возможные проблемы. Мы видим значительный потенциал технологии, использующей LiDAR и фотограмметрию, для улучшения качества дорожной инфраструктуры в Казахстане, – подчеркнул руководитель управления мостовых сооружений АО «КаздорНИИ» Кайсар Шал-кар.
Важно отметить, что созданные 3D-модели будут интегрированы в разработанную институтом систему управления эксплуатацией мостов, что в ближайшем будущем позволит управлению мостовых сооружений создать полноценные цифровые двойники всех объектов дорожной инфраструктуры Казахстана, вплоть до старинных деревянных и металлических.
Испытываемая в стенах НИИ Система управления эксплуатацией мостов позволяет хранить не только 3D-модели мостовых сооружений, но и обширный набор данных по каждому объекту. В СУЭМ содержатся данные о последнем обследовании, результаты геодезических исследований, паспортные данные, а также историческая информация, включая проектно-сметную документацию, исполнительную документацию по проведенным ремонтам и другие важные сведения. Этот комплексный подход обеспечивает всестороннее понимание состояния и истории эксплуатации каждого моста.
Мостовые сооружения являются стратегически важными объектами, и их детальное обследование с применением современных цифровых технологий ускоряет создание единой цифровой дорожной базы данных. В дальнейшем эта база будет использоваться для оперативной оценки возможности проезда крупногабаритных грузов, что, в свою очередь, способствует развитию логистического потенциала страны и укреплению ее транспортной инфраструктуры.
Арайлым Беккалиева,
zhaikpress.kz
Казахстанский дорожный научно-исследовательский институт (КаздорНИИ) – единственный в республике научный институт дорожного профиля, который функционирует с 1959 года. Он был организован для решения проблем дорожной отрасли, связанных с особенностями проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог в специфических природно-климатических условиях Казахстана. Сегодня институт полностью оснащен оборудованием, необходимым для диагностики автомобильных дорог и мостовых сооружений, оценки качества дорожно-строительных материалов и работ, и осуществляет научно-техническое сопровождение деятельности дорожной отрасли. В КаздорНИИ сосредоточен основной потенциал ведущих ученых и высококвалифицированных кадров автодорожной отрасли, позволяющий решать на высоком уровне широкий спектр инженерных задач.
АО «КаздорНИИ» занимается разработкой и других инновационных материалов, которые повышают качество и долговечность дорожного покрытия. Среди которых:
- стабилизатор грунта «QSmart-S» для улучшения механических свойств и устойчивости грунтов;
- краска для дорожной разметки «QSmart-RoadPaint», устойчивая к износу и погодным условиям;
- модификатор битума «Q-SMART-PM» повышает устойчивость асфальта к нагрузкам и климатическим изменениям;
- противогололедный реагент «QSmart-AntiGlaze» предотвращает образование льда на дорогах, снижая риск аварий;
- пропиточная смесь для ухода за бетоном «Qsmart-P» обеспечивает защиту бетона от повреждений и улучшает его долговечность.
