Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Математика, химия, физика arrow Реагенты для дорог: как повысить коэффициент сцепления

Какие противогололедные материалы позволяют достичь необходимого коэффициента сцепления колес с дорогой

Коэффициент сцепления колес автотранспортных средств с дорожным покрытием должен соответствовать требованиями ГОСТ Р 50597-93 - необходимо, чтобы значение коэффициента составляло не менее 0,3. Государственный стандарт Российской Федерации “Автомобильные дороги и улицы. Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения" введен в действие Постановлением Госстандарта России № 221 от 11.10.1993 г. Также с 1 сентября 2016 года вступает в силу межгосударственный ГОСТ 33181-2014 “Дороги автомобильные общего пользования. Требования к уровню зимнего содержания”, согласно которому на дорогах с интенсивностью движения выше 1500 автомобилей в сутки не должно быть наледи, снежно-ледовых отложений и наката, а снег допускается толщиной лишь в пару сантиметров и только во время снегопада. После осадков он должен быть убран максимум за 6 часов.

Исторически сложилось, что в России наиболее распространенным противогололедным материалом является пескосоляная смесь. Это произошло из-за неразвитости химической индустрии, которая до 2000-х годов не могла предложить дорожным службам более современных средств для борьбы с гололедом, чем техническая соль и песок. В остальных странах песок из-за его неэффективности и высоких издержек по распределению и удалению, а также из-за колоссального негативного воздействия на качество воздуха и здоровье людей не используется, а где-то законодательно запрещен.

Как можно видеть из Таблицы 2, песок не позволяет достичь минимального нормативного показателя коэффициента сцепления при обледенелой поверхности.

Таблица 2 - Коэффициент сцепления в зимних условиях

Согласно новому ГОСТ 33181-2014 “Дороги автомобильные общего пользования. Требования к уровню зимнего содержания”

требования к состоянию дорожного полотна в зимнее время предъявляются еще более строгие (см. Таблицу 3).

Дорожное полотно, как в пределах города, так и на автомобильных трассах, должно быть очищено по всей ширине дороги до асфальта и обработано противогололедными материалами заранее - в случае предупреждения об осадках и гололеде, или в течение двух часов после обнаружения опасных участков дороги.

Таблица 3 - Требования к состоянию проезжей части по ГОСТ 33181-2014

Виды снежно-ледяных образований*

Нормы по уровню содержания

1

2

3

4

5

Наличие уплотненного снега

Не допускается

Наличие зимней скользкости

Не допускается

Толщина рыхлого снега, в том числе на мостовых сооружениях во время снегопада и снегоочистки, см., не более

1

2

2

3

5

*рыхлый снег : Неуплотненный слой снега, образующийся на проезжей части дороги, обочинах тротуарах во время снегопада и/или метели.

Соответственно, можно сделать следующий вывод - учитывая, что дороги должны быть очищены до “черного асфальта”, применение пескосоляной смеси, которая в целях плавления льда бесполезна (процент содержания соли в ней совсем не большой), является бессмысленным.

На дорогах должны использоваться антигололедные реагенты с высокой плавящей способностью, а также комбинированные - с содержанием и химической, и фрикционной композиции. Такие материалы эффективны для мгновенного улучшения сцепления колес с дорогой в случае уже образовавшегося наката, крутых подъемов и спусков, а также на дорогах, содержащихся под уплотненным снежным покровом (УСП).

Однако при выборе химической составляющей противогололедных реагентов кроме плавящей способности и температуры кристаллизации, следует учитывать еще один немаловажный фактор, который способен повлиять на коэффициент сцепления колес с дорогой - вязкость антигололедного вещества.

Согласно ГОСТ 33389 “Противогололедные материалы. Технические требования” вязкость реагента - показатель качества раствора ПГМ, определяющий возможность равномерного разбрызгивания дорожной техникой. Вязкость напрямую связана со способностью антигололедного материала уменьшать коэффициент сцепления колес с дорожным покрытием. Поэтому к использованию не допускаются жидкие противогололедные материалы с вязкостью более 5 сП, а твердые - более 4 Сп. Однако, подвох заключается в том, что методика измерения вязкости проводится при +20С. В то время как реагенты применяются при отрицательных температурах. Научно доказано, что на морозе свойства веществ могут сильно меняться. Жидкости могут становиться более вязкими (см. Таблицу 4).

Так в 2000 году в процессе поиска новых реагентов для борьбы с гололедом коммунальные службы на нескольких улицах Москвы использовали растворы чистого хлористого кальция (ХКМ). Данное вещество обладает низкой температурой кристаллизации и хорошей плавящей способностью, но при этом еще и повышенной вязкостью. Раствор хлористого кальция с минерализацией 32% даже при положительных температурах имеет вязкость более 5 сП. Раствор с минерализацией меньше 32% проходит по методике испытаний при температуре в +20С по показателю вязкости, но уже при -5С густеет и превышает 5 сП.

Когда реагент использовали в Москве, он растопил наледь, но массовое ДТП все равно произошло - дорога была покрыта “маслянистой” пленкой, в которую превратился хлористый кальций на холоде. Подобные случаи повторялись в разных городах: во Владивостоке в 2013, когда власти закупили хлористый кальций из Китая с высокой вязкостью, в Санкт-Петербурге в 2015, когда дорожники сами попробовали получить хлористый кальций в растворных узлах из кислоты и известняка. В ходе дальнейших исследований выяснилось, что добавление к хлористому кальцию хлористого натрия резко снижает вязкость и “разбивает” маслянистую пленку. Поэтому использование чистого хлористого кальция было запрещено. Его заменили на многокомпонентный реагент из хлорида кальция с хлоридом натрия (ХКНМ, ХКН-КМ). Еще одна “масляная” соль, использование которой может привести к авариям на дорогах - бишофит-хлористый магний. Эту соль Древнего моря добывают из-под земли путем закачивания воды в подземные шахты и вымывания солей. В результате получается насыщенный соляной раствор, в котором кроме хлористого магния присутствуют несколько десятков минеральных веществ: брома, бора, стронция, мышьяка и т.д. Такой раствор из-за богатого минерального состава обладает высокими коррозионными свойствами, токсичностью (2 класс опасности) и высокой вязкостью. Согласно отчету лаборатории федерального автономного учреждения “Росдорнии” вязкость жидкого противогололедного реагента “Экотрек”, производства Волгоградского магниевого завода (ВМЗ) составляет 7,31 сП при +20С, что в полтора раза выше допустимого. При понижении температуры, такое вещество еще больше густеет.

Таблица 4 - Вязкость некоторых солей противогололедных материалов в зависимости от температуры

Вязкость, сП

Температура раствора, С

NaCl, 23%

MaCl2, 26%

CaCl2, 26%

ХКМ (хлористый кальций модифицированный)

Ацетат калия

0

3,15

7,80

4,36

4,44

7,42

-5

3,68

9,56

5,19

5,19

8,6

-10

4,27

11,72

6,06

6,05

8,94

-15

5,51

14,93

7,89

7,72

12,3

-20

6,71

19,32

9,15

8,47

13,72

-25

-

25,50

11,00

10,50

14,99

-30

-

-

14,74

-

16,79

Как видно из таблицы, хлористый магний в чистом виде из-за вязкости использовать на дорогах нельзя. Вязкость хлористого кальция уже при -5С начинает превышать допустимые нормы, а при -15С и -20С, когда данный противогололедный материал в принципе есть смысл использовать из-за его низкой температуры кристаллизации, вязкость превышает предельные цифры в 2 раза!

Поэтому и хлорид магния (бишофит) и хлорид кальция нельзя использовать как противогололедные материалы в чистом виде. Эти вещества могут быть использованы в качестве компонентов в многокомпонентных реагентах.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Право
Психология
Религиоведение
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее