Zinātņu doktors Viktors Haritonovs kopā ar kolēģiem radījis ceļu segumu, kura sastāvā ir pārstrādātas riepas. Prognozējams, ka tas kalpos par 2—4 gadiem ilgāk nekā līdz šim izmantotie materiāli
Viena no visvairāk apspriestajām tēmām Latvijā, it īpaši pavasaros, ir sliktie ceļi. Tomēr Latvijas zinātnieki strādā pie tā, lai ceļu segumu padarītu arvien kvalitatīvāku un ilgtspējīgāku. Rīgas Tehniskās universitātes Būvniecības inženierzinātņu fakultātes vadošais pētnieks, zinātņu doktors Viktors Haritonovs 2020. gadā saņēma balvu par valorizāciju — universitātē radīto produktu komercializāciju, pētījumu rezultātu popularizēšanu, patentēšanu, ieviešanu un izmantošanu jaunu uzņēmumu dibināšanai. Viktors jau gadiem pēta ceļu būves materiālus — asfaltbetonu un bitumenu, to novecošanu un uzvedību dažādās temperatūrās.
Īpašu Haritonova uzmanību izpelnījās rises, kas veidojas uz ceļiem. Meklējot to rašanās iemeslus un veidus novēršanai, pētnieks kopā ar kolēģiem nonāca pie secinājuma, ka vainīgs ir tieši bitumens — galvenā saistviela ceļu segumos.
Proti, bitumenam, kurš kalpo kā līme šķembu salīmēšanai asfaltbetonā, būtu jāpievieno piedevas ar izteikti elastīgam īpašībām, piemēram, elastīgs polimērs, tādā veidā veicot bitumena modifikāciju, lai tas būtu noturīgs pret rišu veidošanos karstumā un plaisu veidošanos sala apstākļos. Ja elastības nav, ceļa segums nespēj atgriezties iepriekšējā stāvoklī.
Tieši pateicoties Haritonova un viņa kolēģu pētījumiem, gandrīz uz visiem jaunbūvējamajiem ceļiem Latvijā jau tagad lieto tikai modificētu bitumenu. Uz A kategorijas ceļiem pilnīgi noteikti, un arī vairumu B kategorijas ceļu būvē, izmantojot bitumenu ar piedevām. Taču arī polimēru pievienošana nav pati labākā izeja — tā ražošana ir dārga, turklāt videi nedraudzīga. Tātad bija jāmeklē jauns risinājums.
Un te ar aicinājumu piedalīties kopējā projektā talkā nāca Latvijas Riepu apsaimniekošanas asociācija. Proti, Latvijā šobrīd ir milzīgi nepārstrādātu riepu krājumi — tās varētu izmantot lietderīgi, piemēram, būvējot kvalitatīvākus un ekoloģiskākus ceļus. Vienīgais jautājums bija — kā? Šo uzdevumu uzņēmās risināt Haritonovs un viņa kolēģi.
Bitumens kļuvis liess
Haritonovs stāsta, ka ideja pievienot bitumenam saistvielu nav jauna. Taču tā īpaši aktualizējusies pēdējos gados. Kāpēc? Tāpēc, ka naftas pārstrādes rūpnīcas kļūst arvien modernākas, galvenokārt koncentrējoties uz degvielas ražošanu, bet no atlikuma — bitumenu. Bet tas pēdējos gados kļūst arvien liesāks un liesāks. «Ja bitumens kļūst sliktāks, mēs sašaurinām tā ekspluatācijas diapazonu. Var teikt, ka tas kļūst arvien piemērotāks dienvidu klimatam,» uzsver Haritonovs. Lai gan klimata pārmaiņas ir straujas, Latvijai līdz dienvidu laika apstākļiem tomēr vēl tālu…
Kā izmantot šo lieso bitumenu? Risinājums ir elastīgu materiālu pievienošana, veidojot kompozītu. «Visiem labi zināms kompozīts ir dzelzsbetons — tērauds plus betons. Krasi atšķirīgi materiāli, kas viens otru papildina. Par modificētu bitumena kompozīciju var teikt to pašu — mēs izplešam tā robežas,» uzsver zinātņu doktors.
Proti, uzklājot ceļam nemodificētu bitumenu, rises veidojas 40—45 grādos, bet plaisas — jau mīnus 10 grādos.
Savukārt modificētam bitumenam rises veidojas tikai 60 grādu karstumā, bet plaisas — sākot no mīnus 20 grādiem. Latvijā šo modificēšanu veica un turpina veikt ar polimēriem. Bet! Sekojot zaļās domāšanas vadlīnijām, arvien aktuālāka kļūst atkritumu pārstrāde. «Latvijā katru gadu uzkrājas aptuveni 25 000 tonnu izmantotu riepu. Šobrīd uzkrāti jau 105 000 tonnu nolietotu riepu. Šī problēma kaut kā jārisina, un riepas jāizmanto. Var teikt, ka mūs nostādīja fakta priekšā — mums ir riepas, dariet ar tām kaut ko,» smaida zinātnieks.
Viņš piebilst, ka tas bijis liels un riskants izaicinājums. Pirmkārt, projektam bija atvēlēts ierobežots laiks — mazliet vairāk nekā gads. Otrkārt, riepas jau bija sasmalcinātas konkrēta izmēra granulās. «Ja mēs paši ķīmiķotu riepas laboratorijā, varētu gumiju sadalīt līdz molekulām. Bet te mums bija pusotras tonnas rupju granulu, lai radītu septiņas tonnas modificēta bitumena, kuras mēs nevarējām pārveidot,» skaidro Haritonovs.
Turklāt autoceļu būvnieki izturējās skeptiski — neesot ticējuši, ka zinātniekiem kaut kas izdosies.
Entuziasti pret skeptiķiem
Bet pētnieki pie jaunā darba ķērās ar lielu entuziasmu un, vienkārši runājot, laboratorijas apstākļos sajauca bitumenu ar riepu granulām. Teorētiski ikviens varētu mēģināt šīs vielas samaisīt, bet… Jāsaprot, kāda ir optimālākā temperatūra un kādas ir izejmateriālu īpašības, lai rezultāts būtu kvalitatīvs. «Laboratorijas apstākļos radījām bitumena receptūru, ar katru gramu eksperimentējot, pārbaudot, mēģinot. Liels bija mūsu prieks, kad izrādījās — jā, ir! Iegūts superstaipīgs, superelastīgs materiāls. To pārnesām uz asfaltbetonu un laboratorijas apstākļos skatījāmies, cik tas ir noturīgs pret risēm un plaisām. Noskaidrojām — jaunā materiāla īpašības, salīdzinot ar tradicionālo risinājumu, krietni uzlabojušās,» atklāj zinātnieks.
Nākamais izaicinājums bija laboratorijā izmēģināto realizēt dzīvē — īstā ražotnē, kur jāsaražo septiņas tonnas bitumena. «To tehnoloģiju, kas izstrādāta laboratorijā, — temperatūru un dozāciju — pielāgo lieliem apjomiem un ražo.» Haritonovs neslēpj, ka ražošanas brīdī sadarbībai izvēlētais autoceļu būvnieks bija nobijies — ja nu uzsprāgst rūpnīca. «Šobrīd tas izklausās smieklīgi, bet ražošanas brīdī bija nobijušies visi. Galvenokārt tāpēc, ka reiz jau tika veikts līdzīgs mēģinājums, kura rezultātā aizķēpāja visu rūpnīcu. Citiem vārdiem sakot — mēs tādi zinātnieki entuziasti, bet apkārt viens vienīgs pesimisms,» smaida Haritonovs. Zinātnieku cerības attaisnojās — arī rūpnieciski bitumenu izdevās modificēt. Un rūpnīca neuzsprāga. Kopumā tika modificētas septiņas tonnas bitumena.
Pēc tam saražotais bitumens bija jāved uz otru rūpnīcu, kur ražo asfaltu, — bitumenam jāpievieno šķembas, šī masa jāsajauc, lai tā būtu pietiekami vijīga, bet ne pārāk šķidra vai bieza. «Atceros, cik uztraukušies visi bijām, gaidot, kad pa caurulēm sāks plūst jaunais ceļa seguma materiāls. Nav, nav un te pēkšņi parādās! Visi sajūsmā,» rezumē zinātnieks. Tā tika saražotas 120 tonnas asfaltbetona.
Tiesa, viena ķibele gan sanākusi. Bitumens sākotnēji sanācis pārāk biezs. Citiem vārdiem sakot, tā viegliestrādājamība (tā to dēvē pētnieki) izrādījusies nepietiekama. «Līdz ar to bitumens pa cauruli skrēja lēnāk, nekā vajadzētu, un tas radīja kavējumu. Pie šī kavējuma mums šobrīd jāpiestrādā — ražošanas spējai un jaudai jāsaglabājas tādai, kā gatavojot tradicionālo segumu,» uzsver Haritonovs. Par laimi, ir zināms, kā to mainīt — ir speciālas šķidrinošas piedevas.
Pēdējais etaps bija materiāla ieklāšana — bija jāpārliecinās, kā tas nogulsies uz ceļa. Izrādījās, ka labi, turklāt arī lieliski sablīvējas. «Pēc redzētā ceļu būves nozare par 180 grādiem mainīja domas, skepse pazuda.»
Nu jau pētniekiem zvana citi būvnieki un interesējas, kā pilnveidot savu ražotni, lai varētu izmantot jauno tehnoloģiju. Noslēgts līgums arī ar kādu Lietuvas uzņēmumu. «Projekta uzdevums ir gumiju gan pārstrādāt, gan pēc speciālas tehnoloģijas padarīt pievilcīgāku, lai tā vēl labāk mijiedarbojas ar bitumenu,» stāsta zinātnieks.
Kalpos krietni ilgāk
Uz eksperimentālā ceļa posma Jelgavas novada Vilces pagastā inovatīvais materiāls uzklāts četrus centimetrus biezā kārtā. Turklāt ikdienā tas piedzīvo intensīvu noslodzi — ceļa posms atrodas pie asfaltbetona rūpnīcas, un pa to nepārtraukti brauc smagās mašīnas. «Līdz ar to jauniegūto materiālu pārbauda ne tikai vide — temperatūras maiņas, saule, saules radiācija —, bet arī intensīva noslodze, un tas ir labi,» saka Haritonovs.
Kā liecina iepriekšējā pieredze un pētījumi, ekspluatācijas laikā ceļa biezums var mainīties — tas var nodilt vai turpināt sablīvēties.
Vai konkrētais ceļa segums uz eksperimentālā posma vairāk nekā pusgada laikā ir mainījies? Zinātnieks saka — nē, tas šobrīd ir ideālā stāvoklī. Tiesa, drīzumā tiks veiktas eksprespārbaudes, lai iegūtu papildu priekšstatu par šī posma īpašībām. Piemēram, cik labi tas saķeras ar automobiļa riepām, jo no satiksmes drošības viedokļa tas ir ļoti svarīgs faktors.
Skeptiķi jautājot: kā var zināt, kāds šis ceļa segums būs pēc 10—15 gadiem? Kāds ir eksperimentālā ceļa paredzamais kalpošanas ilgums? Haritonovs atbild: noteikti vairāk nekā 10 gadus, tātad par aptuveni 2—4 gadiem ilgāk nekā tradicionālais ceļa segums. «Tas ir ieguvums arī materiālā ziņā. Jā, varbūt sākotnēji samaksā par 5—10% vairāk, bet par diviem, četriem vai pat pieciem gadiem ilgāks mūžs to kompensē. Jāskatās stratēģiski, nevis tikai viena vai divu gadu ietvaros. Bieži vien stratēģiju veido pat 50 gadiem, un tad finansiālie ieguvumi ir ļoti lieli,» uzsver Haritonovs.
Jaunizveidotā ceļa seguma paraugs.
Foto — Reinis Hofmanis
Kā tas notiek?
Vieglā automobiļa riepa sver 11 kilogramu, no kuriem sanāk aptuveni 5,8 kg gumijas granulu.
Eksperimentā 5,5 tonnas bitumena tika sajauktas ar 1,5 tonnām gumijas granulu, iegūstot septiņas tonnas modificēta bitumena. Ar šo daudzumu pietika 350 metrus gara un trīs metrus plata eksperimentā ceļa ieklāšanai.
Eksperimentālajā ceļa posmā izmantotas aptuveni 285 vieglo automobiļu riepas.
Pagaidām nav neviena komentāra