Методы борьбы с зимней скользкостью

Сущность методов. Борьба с зимней скользкостью комбинированным методом состоит в распределении по снежному накату твёрдых или жидких хлоридов, которые расплавляют и ослабляют снежно-ледяной слой, после чего рыхлую массу убирают плужным или плужно-щёточными очистителями, а при их отсутствии - автогрейдерами.

Расход твёрдых хлоридов на 1 мм слоя замерзшей воды находится в пределах 15…90 г/м², а жидких хлоридов - 0,08…0,15 л/м² в зависимости от вида хлорида и температуры воздуха.

Для повышения эффективности и уменьшения расхода хлоридов в снежном накате предварительно устраивают продольные канавки глубиной до 5 см и шириной 2 см на расстоянии 6 см одна от другой. Их устраивают автогрейдером, к ножу которого приварены зубья.

Распределенные твердые или жидкие хлориды в основном собираются в канавках и быстро разрушают снежный накат. Расход хлоридов при этом сокращается на 30…40 %.

Химические противогололёдные материалы при образовании снежного наката распределяют согласно установленным нормам (табл. 15.8). После разрыхления наката (вследствие частичного плавления и движения транспортных средств) обычно в течение 2…3 ч рыхлую массу убирают последовательными проходами плужно-щёточных снегоочистителей.

Таблица 15.8. Концентрация и нормы распределения твердых (в граммах на квадратный метр) и жидких (в литрах на квадратный метр) хлоридов

Примечание. Приведённые нормы рассчитаны на полное расплавление стекловидного льда толщиной 1…3 мм и на частичное расплавление уплотнённого или рыхлого снега, достаточного для того, чтобы в нём образовалось 20 % жидкости, снег стал рыхлым, неуплотняемым и его можно легко удалить плужным или плужно-щёточным очистителем. При толщине льда более 1 мм расход реагентов необходимо пропорционально увеличивать.

При образовании на дорожном покрытии стекловидного льда (наиболее опасного вида зимней скользкости) работы по его ликвидации состоят в распределении повышенных норм противогололёдных материалов и установке временных знаков, предупреждающих водителей транспортных средств об опасности (знак «Скользкая дорога» в соответствии с действующими Правилами дорожного движения).

Не допускается использование химических материалов для борьбы с зимней скользкостью при температурах ниже температуры замерзания растворов солей, образующихся при плавлении льда или снега применяемыми химическими материалами. В этом случае необходимо применять пескосоляную смесь. Распределение пескосоляной смеси производится в количестве 350 г/м² при соотношении компонентов песка и соли соответственно 90:10 и 175 г/м² при соотношении 80:20.

На гравийных, щебеночных и грунтовых дорогах, а также на дорогах, уровень содержания которых допускает образование снежного наката, в качестве фрикционных материалов необходимо применять песок, каменные высевки, щебень и шлак.

Используемые материалы не должны содержать примесей в виде глины и золы. Размер фрикционного материала не должен превышать 5 мм.

В целях снижения коррозийного воздействия на транспортные средства на дорогах, а также на элементах искусственных сооружений предпочтительнее использовать химические вещества, не вызывающие коррозию (НКМ, карбамид), или ингибированные материалы (ХКФ - хлорид кальция фосфатированный).

Для борьбы с зимней скользкостью на цементобетонных покрытиях, хлориды допускается применять не ранее чем через 1 год после завершения строительства, если эти покрытия построены из смеси с воздухововлекающими добавками, и спустя 3 года, если без них.

Профилактический метод борьбы со скользкостью заключается в распределении противогололёдных материалов до образования на проезжей части дороги гололёда или наката и подразделяется на предупреждение образования гололеда и предупреждение образования снежного наката.

Для предупреждения за 30…60 минут до начала образования гололёда, на поверхность покрытия распределяют твёрдые или жидкие хлориды с расходом от 5 до 20 г/м². Соединяясь с влагой из воздуха, хлориды образуют соляной раствор, который препятствует образованию гололёда. Реализация этого метода требует точного прогноза о возможном образовании гололёда за 1…2 часа до его начала, чтобы успеть обработать поверхность хлоридами. Для такого прогноза разработаны различные приборы и сигнализаторы гололёда. Большинство этих приборов и датчиков служат только для раннего обнаружения гололёда, но некоторые системы позволяют получать прогноз наступления гололёда за 1…2 часа до момента его появления, что намного важнее, чем обнаружение уже образовавшегося гололеда.

103

Как правило, системы раннего предупреждения и системы прогнозирования гололёда имеют в своем составе автоматическую метеоростанцию (АМС) и датчики, измеряющие температуру покрытия и фиксирующие её состояние (рис. 15.30).

В настоящее время системы ранней регистрации гололеда выпускают фирмы Enator (Швеция), Vaisala (Финляндия), Odin System (США), Boschung Megatronic (Швейцария). Национальная индустриально-торговая палата (Россия) и др.

Важным условием эффективного применения профилактического метода борьбы с гололедом является наличие машин, способных распределять хлориды очень малыми дозами - порядка 5…10 г/м². При таком малом расходе хлориды не оказывают отрицательного влияния на окружающую природу, дорогу и автомобили, но позволяют не допустить образования гололёда или гололедицы на покрытии.

Рис. 15.30. Дорожная метеостанция с шестью датчиками:

1 – автоматическая метеостанция; 2 – датчики, фиксирующие

показатели состояния покрытия

На принципе раннего обнаружения гололёда работают системы автоматического разбрызгивания раствора хлоридов для предупреждения образования гололёда на мостах (рис. 15.31).

Рис. 15.31. Система автоматического разбрызгивания противогололедных реагентов

104

После получения сигнала об образовании гололёда автоматически включаются насосы, которые под большим давлением подают раствор к разбрызгивающим устройствам (тарелкам), установленным на обочинах у кромки проезжей части. Тарелки имеют отверстия, через которые струи раствора разбрызгиваются на всю проезжую часть, колёсами автомобилей раствор разносится равномерно по полосам движения. Это позволяет предупредить образование гололёда или ликвидировать его на ранней стадии с небольшим расходом хлоридов.

Автоматизированные системы распределения противогололёдных материалов по данным сигнализаторов гололёда применяют на сложных развязках, отдельных мостах и на опасных участках дорог.

Предупреждение (профилактика) образования снежного наката состоит в том, чтобы не допустить уплотнения колесами автомобилей снега на поверхности дороги во время снегопада или метели. Такую технологию применяют в городских условиях на улицах городов и автомобильных магистралях с интенсивностью движения более 100 авт./час на полосу движения.

Чтобы не допустить уплотнения рыхлого снега, в него вводят небольшое количество химического реагента в виде пескосоляной смеси, твёрдых хлоридов или растворов соли.

Технология работ состоит в следующем.

Первый этап - это выдержка - период от начала снегопада до начала работ по распределению хлоридов. Продолжительность выдержки зависит от интенсивности снегопада и колеблется в пределах 15…40 мин.

Второй этап - обработка химическими реагентами. После накопления небольшого количества снега на поверхности дороги распределяется реагент (хлорид) по норме 15…25 г/м² в пересчёте на твёрдое вещество при температуре снега от

-6…-18 ^оС.

Третий этап - интервал, в ходе которого распределенный хлорид колесами автомобилей перемешивается со снегом, образуя рыхлую, сыпучую массу, которая не уплотняется. Это объясняется тем, что химический реагент значительно уменьшает силы внутреннего трения и сцепления между частицами снега. Продолжительность интервала составляет 0,25…3 ч в зависимости от интенсивности снегопада и температуры снега. Чем выше интенсивность снегопада, тем меньше интервал.

Четвертый этап - удаление: мокрый снег удаляют с поверхности покрытия или сгребают в валы при помощи плужно-щёточных снегоочистителей, грузят в транспортные средства и вывозят на заранее подготовленные снегосплавные или снегоплавильные пункты.

Распределение увлажнённой соли. Способ распределения увлажнённой соли состоит в том, что хлорид натрия NaCl подают на распределительную тарелку солеразбрасывателя в сухом виде, где увлажняют раствором хлорида кальция (CaCl₂).

105

Увлажнённая соль, попадая на поверхность гололёда или покрытия, приклеивается к поверхности, сразу вступает в работу и не сметается с поверхности ветром и проходящими машинами.

Для солевого раствора обычно применяют хлорид кальция или магния.

Обычная концентрация солевого раствора 20 %. При посыпке увлажненной солью применяют соотношение сухой соли к солевому раствору как 7:3 (или 70 %: 30 %). В соответствии с 30%-ной долей солевого раствора увлажнённая соль в Германии, где её применяют, обозначают FS30.Таким образом, стандартный состав увлажнённой соли выглядит так: 70 % NaCl = 30 % раствора (6 % СaCl₂ + 24 % Н₂О).

Солевой раствор готовят на базе в смесительной установке и хранят в резервуарах. Для распределения применяют специальную машину, которая имеет бункер для сухой соли, резервуар для солевого раствора, дозирующее устройство и рассыпающую тарелку.

Рис. 15.32. Истекание жидкости и механизм адгезии льда:

а – на гидрофильной поверхности; б – на гидрофобной поверхности;

ж – капля жидкости; л – лед; - угол растекания жидкости

Норма расхода увлажнённой смеси составляет около 10 г/м², то есть 7 г/м² сухой соли. Этого достаточно, чтобы ликвидировать гололёд, гололедицу и иней при невысокой отрицательной температуре.

При более низких температурах расход соли соответственно увеличивается, но все равно он будет на 20…40 % меньше, чем при россыпи сухой соли.

Распределение хлоридов только по полосам наката. На дорогах с невысокой интенсивностью движения расход хлоридов можно существенно уменьшить за счёт распределения их не на всю ширину проезжей части. Для этого выпускают солеразбрасыватели с двумя тарелками, расположенными низко над проезжей частью.

Каждая тарелка разбрасывает хлорид на ширину полос наката около 0,8…1,0 м. Соответственно уменьшается расход хлоридов.

Создание гололёдобезопасных (гидрофобных) покрытий. В состав материала верхнего слоя покрытия или слоя износа могут вводить химический реагент, состоящий из хлорида и ингибитора.

106

Одним из первых таких реагентов является верглимит, разработанный швейцарской фирмой и содержащий хлорид кальция. Частицы верглимита в виде мелких зёрен покрыты тонкой синтетической плёнкой. В таком виде их вводят в состав асфальтобетонной смеси при ее приготовлении. Затем эту смесь укладывают тонким слоем и уплотняют.

В процессе движения колесами автомобиля снимается пленка с гранул хлорида кальция в самом верхнем слое покрытия, и они становятся открытыми. При попадании снега на покрытие хлорид кальция расплавляет его, превращая в солевой раствор, который не замерзает при понижении температуры.

В РосдорНИИ разработан новый материал для устройства противогололёдных покрытий, который получил название «Грикол».

Грикол - это гидрофобная соль в виде тонкодисперсного порошка с размером частицы менее 0,06 мм. Порошок состоит из хлористого натрия и кальция с добавлением сакора (алкиласиликонат щелочного металла). Его вводят в асфальтобетонную смесь в количестве до 5 % от массы асфальтобетонной смеси, заменяя минеральный наполнитель или его часть. Асфальтобетонную смесь приготавливают и укладывают по традиционной технологии. Грикол позволяет полностью предотвратить образование льда на покрытии при переходе температур воздуха через 0 ^оС от положительных к отрицательным до -6 ^оС.

При более низких температурах образование льда на поверхности покрытия возможно, но силы примерзания (адгезии) льда и снега к такому покрытию весьма незначительны, что позволяет легко очистить поверхность от снежно-ледяных отложений плужно-щёточными снегоочистителями.

Перспективным способом является гидрофобизация покрытия, которая заключается в нанесении водоотталкивающих веществ на покрытие. На гидрофобной поверхности вода, растекаясь, замерзает в виде сплошного слоя льда, который прочно скрепляется с поверхностью покрытия (рис. 15.32, а). Это сцепление увеличивается за счёт образования льда в микротрещинах. На гидрофильной поверхности угол растекания жидкости значительно больше, вода быстро стекает с покрытия, и лёд вообще не образуется или образуется в виде отдельных капелек (рис. 15.32, б). Сцепление такого льда в 3-4 раза меньше, чем на гидрофильной поверхности, и его легко удалить щёточным механизмом.

Для гидрофобизации асфальтобетонных покрытий используют специальные составы, которые готовят на основе кремнийорганических веществ с добавлением растворителя. Работы в этом направлении находятся в стадии развития.

Базы хранения противогололедных материалов.Противогололедные материалы, как правило, обладают токсичностью и гигроскопичностью. Поэтому хранению, переработке и использованию этих материалов необходимо уделять особое внимание.

107

Фрикционные материалы (песок, дробленый щебень или гравий, различные шлаки и т.д.) могут храниться в штабелях, которые устраивают на асфальтированных и обвалованных площадках и закрывают полиэтиленовой пленкой от попадания влаги. Лучшим способом является их хранение в специальных складах, закрытых от попадания дождя и снега (рис. 15.33).

Еще более жесткие требования предъявляются к хранению фрикционных материалов с примесью соли, так как последние могут попасть в грунт или грунтовые воды.

Базы устраивают для химических реагентов, фрикционных материалов, комбинированные (на которых хранятся и те и другие материалы).

Рис. 15.33. Базы хранения фрикционных противогололедных материалов:

а – круглые и эллиптические; б - бочкообразные

Объем хранения зависит в основном от климатических условий и значения обслуживаемых дорог. Базы химических противогололедных реагентов рассчитывают на следующие объемы хранения: на 700 т для дорог I-III категорий в сильногололедных районах (до 100 посыпок за сезон); на 500 т - для дорог I-III категорий в среднегололедных районах (до 50 посыпок за сезон) и для дорог IV и V категорий в сильногололедных районах;

108

на 350 т - для дорог IV и V категорий в среднегололедных районах. На дорогах I категории расстояние между базами должно быть не более 20 км, на остальных дорогах эти расстояния составляют 40…50 км. Базы химических реагентов размещают у источников получения (железнодорожных станций, пристаней, скважин для добычи рассолов) или непосредственно у дорог. Базы фрикционных материалов размещают у карьеров или около дорог (на указанных выше расстояниях). Объем хранения на придорожных базах: в сильногололедных районах - до 2000 м³, в среднегололедных районах - до 1000 м³. Кроме того, на опасных участках через каждые 50…100 м создают места хранения небольших объемов фрикционных материалов, защищенных от попадания снега, намокания и смерзания. Этими материалами могут воспользоваться сами водители автомобилей. Особенно это важно на крутых подъемах и спусках, на подходах к мостам и путепроводам и на пересечениях в разных уровнях.

По техническому уровню сооружений, организации хранения, транспортных и погрузочных операций базы могут быть капитальными высокомеханизированными или упрощенного типа с передвижными средствами механизации.

Твердые химические реагенты хранят в закрытых помещениях в деревянных или кирпичных складах, хлорид натрия навалом, хлорид кальция - в бумажных или полиэтиленовых мешках. Пол склада делают бетонным и покрывают асфальтобетоном или пластмассой. Металлические конструкции перекрытия окрашивают, чтобы защитить от коррозии.

Жидкие хлориды хранят в цистернах или бетонных резервуарах (рис. 15.34). Цистерны вместимостью 50 т устанавливают на площадках с твердым покрытием, соединяя несколько цистерн (до 10 и более) в единую батарею с помощью трубопроводов, позволяющих производить перекачку из одной цистерны в другую, а также подавать рассол в распределители жидких хлоридов.

На базах противогололедных материалов, помимо хранения и погрузки, выполняют также операции по приготовлению материалов и улучшению их свойств. Фрикционные материалы смешивают с солью, а химические реагенты - между собой и с ингибиторами.

На базах упрощенного типа операции по смешиванию выполняют на открытых площадках с помощью бульдозеров, экскаваторов, автогрейдеров, самоходных погрузчиков и других машин. Базы капитального типа имеют комплекс стационарного оборудования для выполнения всех необходимых операций.

Высокомеханизированная база комбинированного типа для фрикционных и химических противогололедных материалов имеет два склада: теплый и холодный. Смешивание песка с солью в нужной пропорции или различных солей между собой осуществляется через дозаторы бункеров и отсеков складов при подаче на нижний конвейер.

109

Рис. 15.34. База хранения жидких противогололедных материалов

Базу можно использовать для борьбы с зимней скользкостью как при химическом, так и при фрикционном способе.

На простейшей базе временного типа песчано-соляную смесь готовят осенью. Норма солей (3…8 %) должна обеспечить несмерзаемость чистого, предварительно просеянного песка. Перемешивание бульдозерами, автогрейдерами и другими средствами создает хорошее качество смеси. Штабель ограждают от увлажнения поверхностным стоком, сверху закрывают полиэтиленовой пленкой. Хлориды хранят под навесом или в деревянном складе закрытого типа в бумажных или полиэтиленовых мешках, вскрываемых по мере надобности. Во избежание слеживаемости мешки складывают в штабеля высотой до 10 шт. Подачу смеси осуществляют бульдозером в накопительный бункер.

Контроль за количеством выдаваемой смеси осуществляется взвешиванием.

На базе жидких противогололедных материалов технологический процесс организован следующим образом. Рассол (раствор хлорида натрия NaCl) и жидкий хлорид кальция CaCl₂ подвозят автоцистернами и заливают в резервуары-хранилища. В мешалке приготавливают нужную смесь из компонентов: ингибированный рассол, ингибированный жидкий хлорид кальция или жидкую смесь (NaCl + СаСl₂ + ингибитор).

При отсутствии жидкого хлорида кальция можно завозить на базу кристаллический хлорид кальция и использовать его для обогащения рассола. На базах должны быть предусмотрены бытовые помещения для обогрева рабочих, принятия пищи, а также лабораторный пост контроля качества выдаваемых смесей.

110