Полная версия

Главная arrow Математика, химия, физика arrow Реагенты для дорог: как повысить коэффициент сцепления

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

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.

 
Перейти к загрузке файла
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>