На страже дорог: Разнообразие противогололедных материалов работает на безопасность инфраструктуры

Обеспечение безопасности водителей, пассажиров и пешеходов – одна из важнейших задач дорожных служб. В зимнее время она резко усложняется из-за обледенения покрытия на дорогах, мостах и тротуарах. Поэтому изучение и применение противогололедных материалов является актуальным для российской инфраструктуры.

ВСЕ РЕАГЕНТЫ ХОРОШИ, ВЫБИРАЙ НА ВКУС

В России используют противогололедные материалы разных видов: фрикционные (сюда относят песок, гранит, щебень), химические и комбинированные. Первый вид обеспечивает шероховатость поверхности и они относительно удобны для хранения и применения.

Принцип действия у второго типа, химических веществ, следующий: они плавят снег, лед и снежно-ледяные образования. Затем вода с растворенными в ней материалами замерзает при более низких, чем у естественных осадков, температурах, что позволяет сделать поверхность более безопасной для передвижения. Большинство реагентов представлены разными видами солей: ацетатами, карбамидами, нитритами, формиатами и хлоридами. У веществ отличаются показатели рабочей температуры, плавления (способности 1 грамма растопить определенный объем льда) и коррозионной активности на металлах и бетоне.

Химические реагенты выпускаются в твердом, жидком и смоченном виде. По составу химические реагенты делятся на четыре группы: хлориды (хлорид натрия, кальция, магния и калия); нитраты (нитрат магния и кальция); ацетаты (ацетат калия, аммония и кальция) и карбамиды (карбамидно-аммиачная селитра). Также есть противогололедные материалы на основе каждого из отдельных материалов или их смеси.

Комбинированные вещества обладают свойствами химических и фрикционных, они не только расплавляют лед и не дают воде замерзнуть, но и делают дорожное покрытие шероховатым для большей безопасности. Материалы данного типа должны иметь в составе не менее 5% соли, обычно для изготовления используется минеральный галит. Но основная доля комбинированных веществ может состоять из песка, щебня, песчано-гравийной смеси и шлака.

Минеральный галит, в свою очередь считается одним из самых популярных твердых противогололедных материалов. Низкая стоимость, хорошие экологические качества, рабочая температура до -30С и эффективная температура до -15С позволяет считать его одним из самых успешных веществ.

ПЕСОК И СОЛЬ

Первые отечественные реагенты появились еще в 1930-е. Тогда использовались только песчано-соленвые смеси из крупного карьерного или речного песка (92%) и хлорида натрия, NaCl (8%). Позже, после распространения данного материала по всей стране, возникли проблемы из-за негативного влияния на водостоки и растения. Также коммунальные службы весной были вынуждены тратить много ресурсов для очистки города и вывоза песка на свалки.

Пескосоляная смесь может работать при температуре до -12С. Плавящая способность достаточно низкая, так как доля соли слишком мала – всего 5%. Коррозионная активность – высокая по отношению к металлическим конструкциям и цементобетону. Также пескосоляная смесь часто приводит к засорению ливневых стоков и к запыленности воздуха.

В середине 1990-х пескосоляные смеси в России стали заменятся на чистый натрий хлор (техническая соль), так как плавящая способность была значительно выше. Рабочая температура хлорида натрия, как и у пескосоляной смеси, составляет -12С. Коррозийная активность – 0,8 мг/см в сутки, что достаточно много. Проблема также в одной из самых высоких норм расхода, которая составляет 150-200 гр/м. Недостаток в виде отрицательного воздействия на почву и растения также не исчез. Хлорид натрия из=за негативного воздействия на обувь и мех сейчас не используется во многих населенных пунктах.

МАТЕРИАЛЫ НОВОГО ВЕКА

С начала 2000-х в Москве отказались от технической соли. В качестве экологических альтернатив выбрали твердые хлорид магния «Биомаг» и хлорид кальция, ингибированный фосфатами; жидкие хлорид кальция с модифицированным натрием и «Нордекс».

Рабочая температура хлорида магния или бишофита составляет -18С. Плавящая способность в 2-2,5 раза ниже, чем у противогололедных материалов на базе других солей. Это происходит потому, что действующее вещество в твердом бишофите составляет не более 48%, а остальная часть – это кристаллическая влага. При этом коррозионная активность, очень высока и состовляет 1,1мг/см в сутки. Но в середине 2000-х московские власти отказались от хлорида магния «Биомаг» из-за тенденции к накоплению аниона магния в почве и воде.

К началу 2010-х в качестве одного из основных средств утвердили жидкий реагент -28-процентный раствор модифицированного хлорида кальция. Он выгодно отличается от многих реагентов низкой рабочей температурой в -34С. Плавящая способность ниже, чем у хлорида натрия, а коррозия значительно сильнее и составляет 1,02 мг/см в сутки. При этом норма расхода значительно меньше, чем у хлорида натрия: всего 50-70 гр/м.

Однако хлорид натрия действует эффективно только три часа, поэтому дороги приходится обрабатывать несколько раз. Также по исследованию Московского автодорожного института (МАДИ) 2008 года коэффициент сцепления после обработки данным материалом даже в сравнении с мокрым асфальтом снижается на 30%.

Наиболее удачным материалом из группы хлоридов является хлорид калия. Его плавящая способность невысокая, однако он обладает низкой коррозийной активностью. Также хлорид калия малотоксичен, благотворно влияет на почву, из него производятся удобрения. Из-за низкой плавящей способности и рабочей температурыв -4С хлорид калия используется как компонент в составе других противогололедных реагентов.

АЛЬТЕРНАТИВА ХЛОРИДАМ

Существует множество альтернатив хлоридам в перечне противогололедных материалов. Одним из них считаются нитраты. Рабочая температура материала составляет -30С. У него низкое коррозионное воздействие и высокая плавящая способность. Нитраты были запрещены во многих городах, потому что плохо влияют на почву. Их применение ограничено мостами и путепроводами.

Ацетаты также обладают высокой плавящей способностью, низким коррозионным воздействием и хорошей рабочей температурой: до -50С. Так как материалу присущ запах уксуса, его применение ограничено мостовыми сооружениями и эстакадами, которые хорошо проветриваются.

Карбамид, в свою очередь, обладает низкой плавящей температурой, но он не оказывает отрицательного воздействия на металлы, обувь, мех растения и даже используется как удобрение. Впрочем, его использование не рекомендовано рядом с водоемами. Карбамид так же, как и хлорид натрия, широко используется в качестве компонента для прочих материалов.

Формиаты достигают высокой плавящей способности от -5С до -10С, рабочая температура достигает – 19С;коррозийная активность составляет 0,14мг/см, что в 8-10 раз ниже, чем у хлорида натрия и хлорида кальция. А также они не оказывают вредного влияния на здоровье человека и животных, на обувь, мех и разлагаются в почве. Вещество достаточно распространено в качестве элемента в других противогололедых смесях, так как формиат натрия значительно уменьшает отрицательные свойства хлоридов. Применение такого качественного материала в чистом виде в городах невозможно из-за высокой цены.

В качестве альтернативы можно выделить жидкий реагент «ЭСБГ», который был создан на базе композиции солей кальция и магния с добавлением биофильных элементов и «Бионорд», который является реагентом формиатной группы и способен разлагаться на природные состовляющие после применения. Также, ориентируясь на опыт скандинаских стран, можно применять мраморную или гранитную крошку. Она не представляет собой опасности для окружающей среды и достаточно эффективно борется с обледенением. Впрочем, крошка оказывает негативное воздействие на дорожное полотно, ускоряя его истирание. Гранитная крошка также истирается в пыль, что увеличивает грязь на дорогах.

Отдельным типом реагентов является «Бионорд», который был разработан Уральским заводом противогололедных материалов (УЗПМ). Рабочая температура материала достигает до -25С, он обладает высокой плавящей способностью и низкой коррозийной активностью. «Бионорд» создан с использованием формиатов натрия, поэтому не вызывает аллергии и разлагается в почве. Низкая норма расхода в 50-70 гр/м и средняя цена позволяют широко использовать материал. В Москве «Бионорд» используют уже больше десяти лет.

В целом у разных противогололедных реагентов есть свои положительные и отрицательные стороны. В последнее время дорожники во время обработки покрытия в зимнее время делают ставку на многокомпонентные материалы с формиатами и хлоридами калия, а также «Бионорд», с целью сохранения экологии в городах.

Автор статьи: Георгий Смирнов

Источник: http://www.avtodorogi-magazine.ru