Эффективность инновационной деятельности

В современных условиях, правительства различных стран инвестируют огромные средства в научные исследования и инновационную деятельность, например Германия на научные исследования и разработки направила около 2,7 % ВВП, США — 2,8 %, Япония — около 3,5 %, страны с переходной экономикой тратят значительно меньше: Белоруссия — 0,74 % ВВП, Россия — 1,04 %^[7]. Однако в условиях кризиса мировой экономики на первый план выходит задача повышения эффективности использования средств, выделяемых предприятиям и научным коллективам. В связи с этим сталкиваемся с понятием экономической эффективности. Для данных целей в странах Европейского союза ежегодно публикуется «Европейское табло инноваций» (European Innovation Scoreboard — EIS)^[8]. Так же в 2007 году на основе метода анализа среды функционирования были рассчитаны показатели технической эффективности для ряда стран Европейского союза. На основе полученных результатов эффективности все страны были объединены в 4 группы:

1. инновационные лидеры;

2. инновационные последователи;

3. страны-умеренные инноваторы;

4. догоняющие страны.

На основе метода анализа среды функционирования был проведён анализ конкурентоспособности белорусской экономики и влияние инновационной деятельности на данный показатель. В данном исследовании автор использует 43 страны, 3 входных параметра (наукоёмкость ВВП, количество учёных на один миллион человек, затраты на образование в % от ВВП), а также 3 исходящих переменных (количество национальных заявок на выдачу патентов, высокотехнологичный экспорт в % от промышленного экспорта, экспорт ИКТ в % от всего экспорта). Полученные результаты наглядно показывают, что наилучшие показатели преобразования затрат в результаты инновационной деятельности у таких стран как США, Япония, Южная Корея, Германия, в то же время Республика Беларусь, Российская Федерация и другие страны с переходной экономикой используют средства неэффективно

 

ИННОВАЦИОННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

 

За последнее десятилетие в дорожно-строительную отрасль стали массово внедряться инновационные материалы. Отрасль вынуждена отказываться от своих традиций и внести целый комплекс радикальных изменений в область применения материалов и технологий. Сегодня формируется четкая государственная политика в области строительства, система экономического стимулирования инноваций, появляются новые возможности для создания технологических коридоров в строительстве. Происходит реформа сметного нормирования и формируется единый государственный реестр строительных материалов. Не главные дороги, а к примеру, дороги сельскохозяйственного назначения, как правило, устраивают из местных каменных или дисперсных строительных материалов. Ось дороги прокладывают в нулевых отметках, стараясь избегать насыпей более 1 м и выемок глубже 0,5 м. Средняя толщина покрытия дороги из прочных каменных материалов составляет 25-30 см, при этом применение органических и неорганических вяжущих веществ запрещено (битум, цемент, золошлаковые вяжущие), чтобы избежать загрязнения почвы. Строительство дорог в нулевых отметках и запрет на применение вяжущих и стабилизирующих добавок приводит к потребности частого ремонта и восстановления очертания дорог, и к значительному сокращению межремонтного срока службы дорог сельскохозяйственного назначения. По сравнению с автомобильными дорогами общего пользования. Так же на срок службы влияет близость источников увлажнения в виде грунтовых вод и верховодке, а так же средств искусственного орошения почвы. Кроме этого избыточное увлажнение дисперсных слоев конструкции в период весеннего оттаивания приводит к значительному снижению прочности и несущей способности дорожной одежды. Результаты проведённых исследований показали, что прочность дисперсных материалов применяемых в слоях основания дорожной одежды не линейно зависит от влажности и при увеличении влажности на 10-15 % выше расчетной прочность уменьшается в 1,5-2 раза. Аналогичные выводы представлены в исследовании, в которых представлены результаты изменения прочности и влажности слоев основания дорожной одежды для отдельных районов. Вышеперечисленные причины приводят к необходимости частого контроля транспортно-эксплуатационного качества дорог и работ по ремонту и восстановлению потребительских свойств дорог.

 

Применение геосотовых систем позволяет снизить расход строительных материалов, повысить прочность и устойчивость дорожных одежд и продлить межремонтный срок службы дороги. Кроме этого применение геосотовых систем не причиняет вред окружающей экосистеме и не приводит к загрязнению окружающей среды, что крайне важно для дорог сельскохозяйственного назначения. Одной из наиболее перспективных групп материалов, способствующих улучшению качества автомобильных дорог, является геосинтетика.  Она хорошо зарекомендовала себя за последнее десятилетие, став надёжным подспорьем для дорожного строительства. Сегодня практически ни одно строительство автомобильных дорог федерального назначения не обходится без объёмных георешеток - трёхмерной сотовой структуры, образованной из множества полос полиэфирного полотна. Будучи растянутой в плоскости, она образует прочный каркас, гарантирующий надёжное армирование находящихся под дорожным покрытием грунтов. Однако инженеры дорожного строительства решили пойти ещё дальше. Они усовершенствовали данный способ армирования, прибегнув к заполнению объёмных георешеток монолитным пенобетоном. «СОВБИ» — неавтоклавный дорожный пенобетон, идеально подходящий на роль несущего конструктивного слоя при строительстве автомобильных дорог. Первоначально  он нашёл своё применение лишь на дорогах, построенных на несущих опорах, но со временем сфера его применения значительно расширилась. Сейчас его укладывают в основании взлётно-посадочных полос, железнодорожных путей, а также при устройстве узких проездов и тротуаров, когда применение тяжёлой бетоноукладочной техники невозможно или неоправданно. Технология строительства автомобильных дорог с применением объемных георешеток ГА ОР, заполняемых неавтоклавным пенобетоном, позволяет: - полностью избавить дорожно-строительную компанию от необходимости использования тяжёлой виброуплотнительной техники; - избежать постепенного продавливания используемых при дорожном строительстве сыпучих материалов в мягкие слои нижележащего грунта; - избавить строителей от необходимости выемки слабых грунтов с целью их последующей замены; - существенно снизить сроки дорожного строительства; - снизить затраты на гравий, щебень, песок и другие строительные материалы; - снизить расходы на доставку стройматериалов к месту проведения работ;

- застраховать находящийся под асфальтовым покрытием грунт от промерзания; - снизить затраты на содержание дорожного покрытия в надлежащем состоянии и его последующий ремонт. Наиболее широкое применение объемные георешетки «ГА ОР», заполняемые пенобетоном «СОВБИ», нашли при строительстве автомобильных дорог на водонасыщенных слабых грунтах. Зимой они часто вспучиваются от мороза, а весной происходят неравномерные просадки. В условиях плотной городской застройки ситуация усугубляется ещё и тем, что в грунте находится огромное количество инженерных коммуникаций, которые также не придают прочности находящимся над ними грунтовым основаниям. При строительстве автомобильных дорог в таких условиях очень важно обеспечить полотно не только высокой прочностью, но и морозоустойчивостью. Обычно это достигается значительным утолщением дорожной одежды, а также немалыми финансовыми затратами. Однако в случае использования технологии, излишних затрат можно избежать. Кроме того, у дорожно-строительной компании имеется хорошая возможность сэкономить средства на её доставке, так как в свёрнутом состоянии решетка не занимает много места, да и весит относительно мало. Особого внимания заслуживает внедрение метода объемного проектирования СПАС (российский аналог американской технологии Superpave). Его применение позволяет произвести точный подбор компонентов для асфальтобетона в зависимости от особенностей того или иного региона, как следствие снизить затраты на строительство дорог и улучшить качество дорожных покрытий. Как показывает зарубежный опыт, более точный и осмысленный подбор состава смесей асфальтобетона позволяет увеличить срок службы дорожного покрытия на 20–40 процентов. В 2019-2020 годах  автодор  РФ планировал применить технологию СПАС на более чем 100 км дорог.

Что касается монолитного пенобетона, то запатентованная технология его отливки предусматривает применение небольших мобильных комплексов, транспортируемых подрядчиком прямо к месту проведения работ. Эти комплексы позволяют заливать пенобетон плотностью 200 кг/м3 и более непосредственно на месте осуществления дорожного строительства. Выходит, что строительный материал изготавливается прямо на объекте. Происходит это следующим образом: в смеситель (а по совместительству и объёмный дозатор), заливают воду, цемент, различные добавки, а полученную в процессе перемешивания массу вспенивают до необходимой консистенции пеногенератором. Впоследствии пенобетон подаётся к месту укладки, перекачиваемый насосом. При достаточной мощности насоса удалённость от смесителя до места укладки может достигать четверти километра.

Конструкции дорожных одежд, состоящие из объемных георешеток, заполненных неавтоклавным дорожным пенобетоном, актуальны как при строительстве дорог переходного (временного) типа, так и при возведении капитальных автомагистралей. Возможность внедрения инновационных технологий в дорожном строительстве на данном этапе в различных климатических условиях является не только вопросом качества и удобства эксплуатации дорог, но и напрямую связана с обеспечением экономии бюджетных средств, ежегодно выделяемых на содержание дорожной сети и новое дорожное строительство, что является важным компонентом реализации бюджетной политики. Некоторые компании предлагает принципиально новый продукт для дорожной отрасли – пеностекольный щебень.

 Впервые пеностекло было применено в качестве теплоизолирующего материала в середине прошлого столетия при строительстве одного из зданий в Канаде.

 

Примеры других инноваций, применяемых в дорожном строительстве:

Технология «Кейп-сил» (штат Техас, США).

 Ее предпочитают использовать в тех случаях, когда разрушение существующего покрытия настолько существенно, что для его ремонта недостаточно нанесения только «Сларри Сила»,  но в тоже время разрушение не настолько существенно, чтобы потребовать нанесения слоя дорогостоящего асфальта.

Асфальтовая смесь с добавлением резиновой крошки (Новокузнецк, Россия). При нагреве этой смеси до 180 градусов происходит сплавление каучука с битумом, благодаря этому, по словам специалистов, новый асфальт будет прочнее. Добавление резиновой крошки препятствует деформации асфальта, снижает шумовой эффект.

Ремонт покрытия при помощи стыковочной битумно-полимерной ленты (Москва, Россия). Разработана для уплотнения швов и соединений дорожных покрытий. Битумная лента модифицирована полимерами, что делает ее устойчивой против износа и старения дорожного полотна.

Полимерно-битумное вяжущее «ПБВ 60» (Москва, Россия). Позволяет повысить устойчивость дорожного покрытия при сильной жаре, температуростойкость асфальтобетона и увеличивает срок службы покрытия в два-три раза.

Система проектирования асфальтобетона Суперпейв (Институт асфальта и ведущих университетов США). Метод проектирования составов асфальтобетонных смесей для дорожных покрытий с повышенными эксплуатационными характеристиками. Суть системы - подбор оптимального сочетания материалов так, чтобы дорожное покрытие служило в течение длительного срока в определенных климатических условиях, будь то территория вечной мерзлоты или каменистые грунты и т.п.

Материал «Диатом ИТ» (Тюменская область, Россия). Повышает плотность и ровность покрытия, его устойчивость и значительно снижает стоимость дорожных работ и затраты на содержание и ремонт полотна.

Как показывают исследования, строительство автомобильных дорог с использованием инновационных технологий прочно войдет в обиход только с развитием соответствующей нормативно-правовой базы и формированием системы отбора, контроля и распространения инноваций. Последнее нужно для анализа эффективности внедрения и успешного использования зарубежных материалов и технологий в климатических и эксплуатационных условиях РБ.

В целях усиления дорожных конструкций применяется армирование, благодаря которому вертикальные нагрузки перераспределяются и переходят в горизонтальные, увеличивается несущая способность покрытия, полотно становится прочным и устойчивым к образованию трещин. Для этого между асфальтобитумными слоями укладывают сетку, изготовленную из проволоки ВР-1 диаметром 45 мм, или арматуру, которая располагается в двух взаимно перпендикулярных направлениях и сваривается в местах пересечения (размер ячеек при этом может быть различным). Но наибольшая эффективность армирования достигается за счёт внедрения в конструкцию дорожного полотна геосинтетических материалов. Геосинтетические материалы – класс полимерных строительных материалов, выполняющих в дорожном строительстве функции армирования, разделения и дренирования, в перечень которых входят: георешётки, геомембраны, геокомпозиты, геооболочки, геотекстильные материалы, геоэлементы, геоплиты. Эти материалы используются в основании земляного полотна, в самом земляном полотне и дорожной одежде. Применение современных геосинтетических материалов и разработка на их основе прогрессивных технических решений, что стало возможным в последнее десятилетие, позволили существенно повысить эффективность дорожного строительства и долговечность дорожных конструкций. Преимущества применения геосинтетических материалов: – низкая чувствительность к присутствующим в грунте агрессивным веществам; – простота в укладке; – более низкая стоимость сооружений; – возможность использовать местный грунт, избегая замены его грунтом с более высокими физикомеханическими характеристиками. Эффективность армирования при использовании некоторых геосинтетических материалов.

  Углеродные волокна. Приблизительное отношение модулей упругости матрицы асфальтобетона к материалу армирования составляет 1:18, отсутствует ползучесть, хорошо фрезеруются в асфальтобетоне. Углеродные волокна на сегодняшний день могли бы быть признаны идеальным материалом для армирования дорожных покрытий, однако высокие цены ограничивают перспективы их применения. Поэтому сетки из углеродных волокон могут рекомендоваться лишь для особо ответственных участков дорог.

  Стекловолокно. Отношение модулей упругости асфальтобетона к материалу армирования составляет 1:5, отсутствует ползучесть, хорошо фрезеруются в асфальтобетоне. Данный материал не подвержен коррозии и отлично выдерживает механические нагрузки. Однако некоторые стеклогеосетки не всегда выдерживают циклические нагрузки или имеют недостаточную адгезию к асфальту.

Армирующие свойства широко применяемых во всём мире геосеток из стекловолокна в значительной степени зависят от особенностей технологии их изготовления. Отметим, что для хорошей адгезии стекловолокно должно быть предварительно обработано битумом. В регионах страны с суровыми климатическими условиями и широким диапазоном колебания температур стекловолокно в качестве армирующего материала зарекомендовало себя лучше, чем полимерные материалы.

 Арамидные волокна хотя и обладают высоким соотношением модулей упругости асфальтобетона к материалу армирования (1:13), не были рекомендованы к использованию из-за затруднений со вторичным использованием асфальтобетона, образующегося после фрезерования слоя износа. Арамидные нити среди всех органических волокон имеют наиболее высокие эксплуатационные характеристики. Они отличаются устойчивостью к воздействию пламени, высоких температур, органических растворителей, нефтепродуктов и т.п. Арамидные волокна менее хрупки по сравнению с углеродными и стеклянными волокнами и пригодны для переработки на обычном оборудовании текстильных производств.

Стальные сетки очень хорошо армируют асфальтобетон, но не были рекомендованы по причине усложнения технологии армирования и возникающих проблем с рециклированием несущих слоёв.

Сетки из полиэстера не были рекомендованы вообще для армирования асфальта: лабораторные испытания показали их низкую эффективность по сдерживанию отражённых трещин, соотношение модулей упругости (1:1), наличие ползучести и сложности со вторичной переработкой асфальтобетона. Из перечисленных материалов геосетки из стекловолокна стоят на первом месте. Кроме того, такой композитный материал, как геосетка с подложкой из нетканого материала, иногда предпочтительнее к использованию, чем простая геосетка. Пропитка нетканого материала битумной эмульсией или битумом превращает его в гидроизолирующую прослойку, что препятствует проникновению влаги, углекислого газа и озона в нижние слои дорожных одежд. Для достижения равнопрочности (повышения прочности) дорожных конструкций при уширении целесообразно применять конструктивные решения по уширению дорожных одежд с использованием в качестве защитных, армирующих, дренирующих прослоек геосинтетических материалов, сеток, геопластиков и георешеток пространственного типа. При уширении дорожной одежды необходимым условием является надёжное сопряжение конструкции уширения со старой одеждой. С этой целью в контактной зоне (зоне стыка) используют прослойки из геосинтетических материалов и геосеток, смещают торцевые части слоёв покрытия относительно друг друга в сторону существующей дорожной одежды.

По результатам проведённых исследованй можно заключить, что применение армирования дорожных покрытий имеет большие перспективы, поскольку именно эта технология позволяет при малых вложениях решать проблему снижения затрат на содержание и значительно увеличивать сроки службы дорожного полотна. Однако технология армирования недостаточно разработана; нередко исполнители работ в силу недостаточного понимания механизма армирования допускают серьёзные ошибки при инсталляции. По этой причине, вопрос о тщательной разработке теории и практики армирования верхних слоёв дорожных покрытий по прежнему  является актуальным. Кроме того, одним из важнейших является вопрос выбора материалов для армирования. Приводятся некоторые аргументы о предпочтении стекловолокна при изготовлении геосеток, предназначенных для армирования верхних слоёв дорожных одежд. Зарубежные строительные компании применяют данный материал уже на протяжении 20 лет. Отечественный опыт, хотя и не такой существенный, также показал эффективность применения стеклопластиковой арматуры в дорожном строительстве. Таким образом, изучение имеющихся армирующих материалов является одной из важных составляющих инновационной программы по развитию технологии армирования верхних слоёв дорожных одежд. Подобные исследования дадут возможность выявить недостатки геосеток и выработать рекомендации по улучшению их армирующих свойств для производителей и потребителей.

Задачи инновационной политики государства. Методические рекомендации по организации освоения инноваций в дорожном хозяйстве