Гололед

- удаление с покрытия  образовавшегося ледяного или  снежного слоя с применением  химических, механических, тепловых  и других методов; 

- предотвращение образования  снежно-ледяного слоя или ослабление его сцепления с покрытием путём профилактической обработки покрытия противогололёдными химическими веществами или введения противогололёдных реагентов в состав покрытия. 

В практике зимнего содержания автомобильных дорог для борьбы с зимней скользкостью применяют фрикционный, химический, физико-химический и другие комбинированные методы. 

Фрикционный метод состоит в том, что по поверхности ледяного или снежно-ледяного слоя рассыпают песок, мелкий гравий, отходы дробления, шлак или другие абразивные материалы с размером частиц не более 5-6 мм без примесей глинистых частиц. Предельно допустимая доля пылеватых, глинистых и других загрязняющих примесей не более 3 %. Россыпь производится пескоразбрасывателями или другими машинами. На неопасных участках дорог норма расхода песка составляют от 200 до 700 г/м2 или около 0,3-0,4 м3 на 1000 м2 покрытия. На опасных участках - спусках, перекрёстках, кривых малого радиуса норму расхода практически удваивают. 

Рассыпанный абразивный материал повышает коэффициент сцепления до 0,3, но задерживается на проезжей части короткое время - не более 0,5 часа, сносится завихрениями после прохода автомобилей, разбрасывается колёсами и сдувается ветром. Для восстановления сцепных свойств требуются частые посыпки и большое количество пескораспределителей. Песок при хранении в больших объёмах зимой может смерзаться в комья. Для повышения эффективности распределяют подогретый абразивный материал, который проникает в ледяную корку и после примерзания придает поверхности некоторую шероховатость. Фрикционный метод не устраняет скользкость, только на некоторое время уменьшает ее отрицательные последствия. 

Комбинированный химико-фрикционный метод состоит в том, что на поверхность покрытия рассыпают фрикционные материалы, смешанные с твёрдыми хлоридами NaCl, KaCl, MgCl2, СаС12. Песчано-солевую смесь приготавливают на пескобазах путём смешения фрикционных материалов с кристаллической солью в соотношении 9:1; 8:1; 6:1 или 4:1. Достоинством песчано-солевых смесей является то, что они не смерзаются и не слёживаются.

На неопасных участках дорог нормы расхода песчано-солевых смесей составляют от 100 г/м2 до 400 г/м2, или 0,1-0,2 м3 на 1000 м2 покрытий, а на опасных 0,3-0,4 м3. Песчано-солевые смеси распределяют специальными пескоразбрасывателями или комбинированными дорожными машинами с универсальным оборудованием.

Химический способ борьбы с образовавшейся зимней скользкостью заключается в применении для плавления снега и льда твёрдых или жидких химических веществ, содержащих хлористые соли.

Применение химических реагентов позволяет расплавить и устранить лёд и снег, после чего покрытие становится мокрым, а затем высыхает. Таким образом, химический метод позволяет полностью ликвидировать зимнюю скользкость. борьба со снегом

Плавление льда химическими реагентами представляет собой сложный физико-химический процесс, в результате которого реагенты плавят лёд и образуют водно-соляной раствор, температура замерзания которого значительно более низкая, чем температура замерзания воды. 

Твёрдые хлориды.

Техническая поваренная соль NaCl. Это наиболее распространённая в природе соль (каменная соль, самосадочная соль) в виде минералов галита и сильвинита серого и белого цвета. Из сырья поваренной соли выпускают пищевую соль, содержащую более 93-99,7 % NaCl, и техническую соль, содержащую около 93 % NaCl. Для борьбы с зимней скользкостью применяют молотую соль крупностью от 1,2 мм до 4,5 мм. Хлористый натрий действует медленно, его плавящая способность в первый час в три-четыре раза ниже, чем у хлорида кальция. Эвтектическая температура -21°С, эвтектическая концентрация 23 %.

Техническая соль сильвинитовых отвалов NaCl+KCl - кристаллический продукт розового цвета, отход производства калийных удобрений. Этот продукт по своему химическому составу представляет в основном хлористый натрий (от 90 до 95 %), а также содержит 2-3 % хлористого калия и 0,5-1 % хлористого магния. Частицы соли сильвинитовых отвалов имеют крупность до 4 мм при наличии отдельных включений крупностью до 10 мм. Недостатком этого продукта является высокая влажность (8-12 %) и поэтому слёживаемость - при положительной температуре и смерзаемость - при низкой отрицательной температуре.

Хлористый кальций CaCl2 - это побочный продукт содового производства. Частицы его похожи на чешуйки диаметром около 15 мм и толщиной 1 мм. Поэтому он называется чешуированным и содержит 67 % хлористого кальция. Это самый быстродействующий материал, время его полного растворения около 0,5 ч.

Хлористый кальций сильно впитывает влагу, поэтому должен поставляться и храниться в полиэтиленовых мешках, не допускающих протекания влаги. Эвтектика хлористого кальция равна -51°С при 32-35 % концентрации, что позволяет использовать для удаления скользкости при низких температурах воздуха.

Хлористый кальций фосфатированный (ХКФ) - это смесь чешуированного хлористого кальция с ингибитором (фосфатом или суперфосфатом). Добавка ингибитора в количестве 5-7 % от массы соли существенно снижает коррозийное действие хлоридов. ХКФ поставляется в полиэтиленовых мешках.

Смеси NaCl + CaCl2. Плавящая способность кальция выше, чем натрия, поэтому создают смеси оптимального состава, применяемые при более низких температурах, чем чистая соль NaCl. Оптимальными являются смеси состава NaCl:CaCl2 88:12 при условии применения чешуированного хлористого кальция. Отличительной особенностью этих смесей является их неслёживаемость.

Нитрит кальция-мочевина (НКМ) состоит из мочевины CO(NH2)2 в количестве 60 %, нитрита кальция Ca(NO2) 2 в количестве 36 %, карбоната кальция СаСО3 в количестве 0,5 %, влаги 2,5 % и нерастворимого остатка около 1 %.

НКМ представляет собой гранулированный продукт, малогигроскопичный, хорошо растворимый в воде. Его эвтектическая температура при 48 % концентрации раствора равна 21,7°С. НКМ транспортируют и хранят в полиэтиленовых мешках.

Хлористый магний (MgCl2) - это кристаллическая соль в виде гранул и хлопьев. Получается сушкой раствора природного минерала бишофита, который добывается методом выщелачивания (подземного растворения). Представляет собой кристаллическое вещество желтоватого оттенка. Для придания более качественного товарного вида продукту ЗАО «Бишофит Авангард» дополнительно очищает рассол от жёлтого оттенка. В результате на выходе получают чешуйчатый реагент белого цвета.

В отечественной практике эксплуатации дорог применяется под названием бишофит, биомаг, ХММ (хлористый магний модифицированный). Приготавливается как в жидком, так и в твёрдом виде. В твёрдом виде применяется в виде порошка, гранул и чешуек белого цвета. Содержит хлора меньше, чем остальные хлориды. Плавящая способность около 15 г/г. Эвтектическая температура -33°С при эвтектической концентрации 21,6 %.

Реагент ХКНМ. Представляет собой сложную однородную по всему объему смесь солей хлорида натрия (78-83 %) и хлорида кальция (17-21 %). Гранулы белого цвета, неправильной формы, до 5 мм, средний диаметр частиц 2,5-3,7 мм. Действие реагента предполагает поглощение влаги из воздуха хлористым кальцием ввиду его высокой гигроскопичности. В результате адсорбции влаги хлористым кальцием выделяется тепло. Наличие влаги и тепла, в свою очередь, увеличивает скорость растворения хлористого натрия.

Мочевина (карбамид) CO(NH2)3. Белое кристаллическое вещество без запаха, основное назначение - органическое удобрение. Гигроскопическая точка 20°С при влажности 80 %, практически не слеживается. Как противогололёдное средство в чистом виде применяется редко ввиду высокой эвтектической температуры -11°С и невысокой плавящей способности. Ввиду низкой коррозийной активности, малой токсичности, минимального влияния на окружающую среду используется для приготовления противогололёдных материалов на её основе.

НКММ. Состав: нитрат кальция Ca(NО3)2 (20 %), нитрат магния Mg(NО3)2 (18 %) мочевина Ca(NH2)2 (60 %) и ПАВ. Твёрдое вещество светло-коричневого цвета, без запаха. Выпускается в виде гранул 2-5 мм - 92,6 % и 1-2 мм 7 %. Практически не слёживается.

Эвтектическая температура - 15°С при 30 % концентрации. Плавящая способность 7 г/г. Температура применения ограничена до -8°С на магистралях с интенсивным движением транспорта, поскольку реагент медленно плавит снег.

Рекомендуемая объёмная норма распределения на 1 мм стекловидного льда при температуре 0...-2°С составляет 40-50 г/м2.

СМА - гранулированный кальциево-магниевый ацетат. Состоит из кальция, магния, доломитовой извести и уксусной кислоты. Выпускается в США в виде гранул неправильной формы (для снижения рассыпчатости) 90 % гранул до 4 мм. Коррозийная активность принимается равной воде. При добавлении 20 % к NaCl коррозия уменьшается на 70-80 %. Используется как антикоррозийная добавка в хлористый натрий в смеси 20 и 40 %. Жидкий СМА применяется в виде 25 % раствора. Эвтектическая температура -18°С, температура применения до -7°С.

Clear way 2s. Базируется на ацетате натрия, представляет собой белые гранулы неправильной формы. Подвержен биоразложению. Эвтектическая температура -18°С при 39 %-ной концентрации. Плавящая способность 4 г/г (при -5°С).

Кроме перечисленных  многие отечественные и зарубежные фирмы поставляют различные противогололёдные реагенты.

Слёживаемость твёрдых хлоридов. Недостатком твердых хлоридов является их слёживаемость. Свойство соли слёживаться объясняется тем, что при определённых влажностно-температурных условиях она адсорбирует (поглощает) своей поверхностью влагу из воздуха. Способность соли впитывать воду называется гигроскопичностью. Увлажнение соли происходит, когда влажность воздуха выше гигроскопического порога для данной соли. Этот порог составляет для хлористого натрия 75 % относительной влажности воздуха, а для хлористого кальция и ХКФ - 22 %. Это означает, что СаС1, и ХКФ практически всегда впитывают воду из воздуха. На поверхности каждой частицы образуются новые кристаллы соли, которые служат как бы спайками между зернами соли, что приводит к её омоноличиванию.

Слёживаемость солей  можно снизить введением специальных  добавок, которые называют реогенами. Одним из реогенов является кровяная соль, добавкой которой слёживаемость  можно существенно снизить. Однако эти добавки стоят очень дорого. Поэтому СаС12 и ХКФ можно перевозить только в полиэтиленовых мешках и другой закрытой таре и хранить в закрытых складах. 

Жидкие хлориды. 

Кроме твёрдых хлоридов для борьбы с зимней скользкостью применяют жидкие хлориды в виде естественных и промышленных рассолов, а также искусственно приготавливаемых растворов.

Жидкие хлориды пригодны только с концентрацией солей более 150 г/л, т.е. с содержанием основного вещества более 15 %. Использовать растворы с меньшим содержанием солей нельзя, поскольку при плавлении льда и снега концентрация раствора будет уменьшаться. Слабоконцентрированный раствор перестаёт расплавлять лёд и при небольшом понижении температуры сам превратится в лёд.

Нельзя проводить работы по борьбе со скользкостью с применением  растворов при температуре воздуха ниже значения температуры замерзания применяемого жидкого хлорида, которая составляет от -10 до -17°С для рассолов различного вида и концентрации.

Достоинство применения жидких хлоридов состоит в простоте приготовления и распределения. Недостаток в том, что при доставке раствора к месту его распределения затрачивается лишняя энергия на перевозку воды, количество составляет от 50 до 80 % от общей массы.

Жидкие искусственные противогололёдные материалы - это растворы различных твёрдых химических реагентов в воде с концентрацией от 150 до 500 г/л, то есть это крепкие и очень крепкие растворы.

Растворы готовятся  в специальных смесительных установках, в которых соль растворяется в  воде с перемешиванием лопастями  мешалки или при перекачивании  воды насосами. Затем раствор закачивается в ёмкости для хранения, откуда самотёком или с помощью насоса поступает в распределители. Растворы могут быть однокомпонентными и многокомпонентными. При приготовлении растворов в них, как правило, вводятся антикоррозийные ингибиторы.

Антиснег-1 (АС-1). Жидкий противогололёдный реагент, представляет 30 %-ный водный раствор ацетата аммония (CH3COONH4). Прозрачный, бесцветный с запахом уксуса и аммиака. Для снижения запаха в него вводится отдушка в количестве 0,25 % по массе. Реагент не содержит хлора, позитивно влияет на почву, не оказывает вредного воздействия на зеленые насаждения. Эвтектическая температура -44°С при 30 %-ной концентрации. Для удержания раствора на поверхности в него вводятся добавки водорастворимых эфиров целлюлозы (карбоксиметилцеллюлозы) в количестве 1, 3 и 5 % по массе. Плавящая способность реагента 4,8 г/г (при -5°С).

Нордикс. Жидкий противогололёдный реагент, представляет собой 50 %-ный раствор ацетата калия (CH3COOK). Прозрачный, бесцветный, со слабым запахом уксуса. Реагент не содержит хлора, не оказывает вредного воздействия на зелёные насаждения. Нордикс имеет в своем составе присадку, которая не вызывает коррозию металлов, сплавов и материалов, применяемых при автомобилестроении. Эвтектическая температура -60°С при 50 %-ной концентрации.

Естественные рассолы  широко распространены на многих территориях  России. Они залегают на глубине 800-1000 м в артезианских бассейнах (пластовые  вода), а также содержатся в солёных  озёрах, лиманах. Естественные рассолы многокомпонентны с преобладанием ионов кальция, натрия, магния. Добычу рассолов производят по скважинам, которые могут эксплуатировать сами дорожные организации. Содержание солей в естественных рассолах может достигать 200-300 г/л и более.