Гололед

Пластовые воды с высоким содержанием хлоридов часто получают на нефтяных месторождениях как отходы при добыче нефти. Кроме того, жидкие хлориды получают как отходы химического и других промышленных производств.

Помимо перечисленных  материалов для борьбы с зимней скользкостью применяют многие природные материалы, а также твердые или жидкие отходы промышленности, содержащие хлориды натрия, кальция и магния в количестве не менее 25 %. На применение местных материалов нужно получить разрешение санитарно-эпидемиологической службы. 

Ингибиторы - это химические вещества, которые вводят в состав солей для снижения их корродирующего действия на металлические части автомобилей, дорожных машин, металлических ограждений, опор знаков, пролётных строений мостов и других элементов из металла. Ингибиторы вводят во все применяемые соли и растворы, которые не содержат их в своём составе.

Комбинированный химико-механический метод борьбы с зимней скользкостью 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 колеблется от 15 до 90 г/м2, а жидких хлоридов от 0,08 до 0,15 л/м2 в зависимости от вида хлорида и температуры воздуха. Для повышения эффективности и уменьшения расхода хлоридов предварительно устраивают продольные канавки в снежном накате глубиной до 2-5 см и шириной 2 см на расстоянии одна от другой 6 см. Их устраивают автогрейдером, к ножу которого приварены зубья. Распределенные твердые или жидкие хлориды в основном собираются в канавках и быстро разрушают снежный накат, который затем убирается плужно-щёточными машинами. Расход хлоридов сокращается на 30-40 %.

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 1.15 «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 химическим 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.

С целью 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 - хлористый кальций фосфатированный).

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

Разработаны и реализуются следующие методы снижения расхода хлоридов для борьбы с зимней скользкостью: 

- профилактический способ  борьбы с зимней скользкостью;  

- распределение увлажнённой  соли; 

- распределение хлоридов  только по полосам наката. 

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

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.

На принципе раннего  обнаружения гололёда работают системы  автоматического разбрызгивания раствора хлоридов для предупреждения образования  гололёда на мостах (рис. 15.33). После  получения сигнала об образовании гололёда автоматически включаются насосы, которые под большим давлением подают раствор к разбрызгивающим устройствам (тарелкам), которые установлены 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 применяются на сложных развязках, отдельных мостах и на опасных участках дорог.

Предупреждение (профилактика) образования снежного наката. В этом случае задача состоит в том, чтобы не допустить уплотнения колесами автомобилей снега на поверхности дороги во время снегопада или метели. Такая технология применяется в городских условиях на улицах городов и автомобильных магистралях с интенсивностью движения более 100-200 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 от 15 до 40 минут. Второй этап - обработка химическими реагентами. После накопления небольшого количества снега на поверхности дороги распределяется реагент (хлорид) по норме от 15 до 25 г/м2 в пересчёте на твёрдое вещество при температуре снега от -6°С до -18°С.

Следующий этап - интервал, продолжительность которого колеблется от 0,25 до 3 ч в зависимости от интенсивности снегопада и температуры снега. Чем выше интенсивность снегопада, тем меньше интервал. В этот период 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. После этого мокрый снег удаляют с поверхности покрытия или сгребают в валы при помощи плужно-щёточных снегоочистителей, грузят в транспортные средства и производят вывоз снега на заранее подготовленные снегосплавные или снегоплавильные пункты.

Распределение увлажнённой  соли. Способ распределения увлажнённой  соли состоит в том, что хлорид натрия (NaCl) подается на распределительную тарелку солеразбрасывателя в сухом виде и здесь увлажняется раствором кальция (СаС12). 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.

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. 

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 небольшой отрицательной  температуре. 

При более низких температурах расход соли соответственно увеличивается, но все равно меньше на 20-40 %, 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 вводится химический реагент, состоящий  из хлорида и ингибитора. Одним  из первых таких реагентов является верглимит, разработанный швейцарской фирмой «Пластироут», который содержит хлористый кальций. Частицы верглимита в виде мелких зёрен покрыты тонкой синтетической плёнкой. В таком виде они вводятся в состав асфальтобетонной смеси при ее приготовлении. Затем эта смесь укладывается тонким слоем и уплотняется. 

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

В настоящее время разработан новый материал, который называется «Грикол» и применяется для устройства противогололёдных покрытий.

Грикол - это гидрофобная соль в виде тонкодисперсного порошка, имеет размер менее 0,06 мм. Порошок состоит из хлористого натрия и кальция с добавлением сакора (алкиласиликонат щелочного металла). Он вводится в асфальтобетонную смесь в количестве до 5 % от массы асфальтобетонной смеси, заменяя минеральный наполнитель или его часть. Асфальтобетонная смесь приготавливается и укладывается по традиционной технологии.

Грикол позволяет полностью предотвратить образование льда на покрытии при переходе температур воздуха через 0 от положительных к отрицательным до -6°С. 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. 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. Сцепление такого льда в 3-4 раза меньше, чем на гидрофильной поверхности, и его легко удалить щёточным механизмом.

 

Заключение 

С образованием гололеда масштабы бедствия увеличиваются.

Гололедные образования  на дорогах затрудняют, а на сильно пересеченной местности и  совсем останавливают работу автомобильного транспорта.

Передвижения пешеходов затрудняются, а обрушения различных конструкций  и предметов под нагрузакой становяться  реальной опасностью. В этих условиях необходимо избегать нахождения в  ветхих строениях, под линиями электропередая и связи и вблизи их опор, под дервьями.

Химический  способ удаления снега и льда с  дорожных покрытий при помощи хлористых  соединений оказывает вредное воздействие  на зелёные насаждения, как в результате прямого контакта, так и через  почву.

Прямой контакт возможен при  удалении засоленного снега на обочины  и разделительную полосу, где расположены  насаждения. Засоление почв, происходящее в результате просачивания рассола  в зоны расположения кустарников. Вероятность гибели деревьев существенно снижается, если они посажены не ближе 9 м от кромки проезжей части. Повреждение растительности меньше на плодородных почвах, особенно на почвах, богатых фосфатами.

Сильное вредное действие солей проявляется  в коррозии металла автомобилей, дорожных машин и элементов стоек  дорожных знаков и ограждений. Раствор хлористого натрия обладает большей агрессивностью, чем раствор хлористого кальция такой же концентрации.