Технология противогололедной обработки

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОТИВОГОЛОЛЕДНОЙ ОБРАБОТКИ ИСКУССТВЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ АЭРОДРОМОВ

Отдельное место в ряду эксплуатируемых объектов, тяготеющих к аэропортам, занимают искусственные сооружения (ИС), к которым относятся мосты, эстакады, путепроводы, тоннели, галереи и иные сложные инженерно-технические сооружения, расположенные на магистралях, ведущих к аэропортам. Искусственные сооружения возводятся в местах с естественными преградами для осуществления дорожного движения, зачастую прилегающая к ним территория представляет собой зону повышенных экологических требований:
естественные и искусственные водоемы, пойменные и затопляемые территории, горные массивы и прочее.

Отличительными особенностями данных объектов являются:

  • высокая стоимость и, как следствие, особая забота об их сохранности и долговечности;
  • требование безотказности эксплуатации и безаварийности, выражающееся в обеспечении непрерывности движения вне зависимости от погодных условий.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОТИВОГОЛОЛЕДНОМУ РЕАГЕНТУ

1. Реагент должен эффективно бороться с накатом, льдом, изморозью на дорожном полотне, предупреждая их появление, или, если они уже образовались, переводить их в состояние, пригодное для их естественного (т.е. таяния) или механического удаления с дороги.

2. Универсальность: АГР и технология его применения должны быть пригодны для различных климатических поясов, т.е. для страны в целом; как следствие, реагент должен допускать разбавление водой для достижения, если это необходимо, оптимальной температуры начала кристаллизации для различных погодных условий.

3. Контакт АГР с металлами (сталь, алюминий, цинк, медь, латунь) должен не только не вызывать коррозионных разрушений, но и блокировать начавшийся процесс.

4. Совместимость с бетоном. Реагент не должен химически воздействовать на бетон, усугублять отслоение и дробление бетона, вызываемое сменой циклов замерзания — оттаивания воды. Износ бетона под воздействием реагента должен быть не более, чем при взаимодействии с обычной дождевой или талой водой.

5. АГР не должен оказывать негативного и токсичного воздействия на окружающую среду:

  • не вызывать проблем при попадании на придорожные растения;
  • не оказывать токсичного воздействия на водные виды позвоночных и беспозвоночных;
  • иметь низкую токсичность по отношению к млекопитающим и человеку;
  • должен быть способным к быстрой биодеградации.

6. Нанесение АГР на полотно дорог или сооружений должно осуществляться с использованием имеющихся механических средств.

7. Хранение АГР не должно требовать особых условий.

8. Стоимость обработки 1 м2 полотна ИС в течение одного сезона данным реагентом должна быть сравнима со стоимостью обработки 1 м2 иных объектов иными АГР.

В настоящее время за рубежом и в России в противогололедной практике используются жидкие и твердые антигололедные реагенты с различными температурами начала кристаллизации и рабочими диапазонами температур, с эндотермическими и экзотермическими реакциями разбавления водой, различными механизмами действия и различной стоимостью. Выбор нужного реагента для конкретных условий не прост, учитывая многообразие факторов.
Согласно основным положениям «Схемы применения различных видов противогололедных реагентов в г. Москве», очевидна тенденция увеличения удельного веса применения жидких реагентов, обеспечивающих увеличение упреждающего противогололедного эффекта, уменьшение количества циклов обработки, наличие возможности совершенствования технологии противогололедной обработки дорожных покрытий вплоть до их автоматического смачивания при помощи системы реагентопроводов и оросителей, устанавливаемых в теле дорожного покрытия.

В последние годы за рубежом и у нас в стране осуществляется много мероприятий для улучшения организации работ по зимнему содержанию дорог. К основным из них можно отнести следующие.

1. Перевод содержания дорог на подрядную систему на конкурсной основе.

2. Автомобильные дороги за рубежом по содержанию в зимних условиях разделены на классы (категории) в зависимости от функционального назначения и интенсивности движения. Для каждого класса разработаны нормы и реагент для выполнения противогололедных работ. Например, национальные дороги Венгрии, Швеции, Канады и других стран классифицируются по категориям содержания с учетом их значимости и интенсивностью движения.

На дорогах с интенсивным движением (2000 — 3000 авт./сут.) борьбу со скользкостью осуществляют с применением химических противогололедных материалов, а на дорогах с небольшой интенсивностью движения ( У аэродромных комплексов имеется весь набор площадей — от полотна дорог искусственных дорогостоящих сооружений до дорог к вспомогательным помещениям:

  • А — искусственные сооружения;
  • I — движение 2 — 3 тыс. авт./сут.;
  • II — движение < 2 тыс. авт./сут.;
  • III — движение < 1 тыс. авт./сут.;
  • IV — пешеходные дороги.

3. Серьезное внимание при борьбе с зимней скользкостью уделяется экологической обстановке вдоль автомобильных дорог, а также коррозионному состоянию сооружений вдоль, под и над дорогами.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕГЛАМЕНТЫ ПРОТИВОГОЛОЛЕДНОЙ ОБРАБОТКИ ДЛЯ КАТЕГОРИЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Искусственные сооружения категории А.

Противогололедная обработка ИС должна производиться одной подрядной организацией, привлеченной к работе на конкурсной основе. Учитывая необходимость обеспечения бесперебойности их работы, сохранности во времени, наиболее предпочтительными следует считать жидкие формиатные и ацетатные антигололедные реагенты Нордвэй на калиевой или кальциевой (СМА) основе. При этом работы по ИС должны обеспечиваться метеообслуживанием наравне с главной заботой аэродрома — взлетно-посадочной полосой.
В зарубежной литературе имеется много рекомендаций по использованию на дорогах и ИС ацетатного реагента  на основе кальция и магния. Особенности этого реагента позволяют думать, что он для ИС будет весьма полезен с точки зрения сохранности цементобетонных и металлических конструкций. Сегодня этот АГР в Российской Федерации не производится, хотя СМА может найти большое применение на автомобильных дорогах ИС.

Дороги категории I.

К этой категории следует отнести основные питающие автомагистрали аэропортов. В данном случае также требуется обеспечение гарантированного движения, но наряду с ацетатными или формиатными АГР допустимо использование реагентов на основе хлористого кальция. Данный реагент обладает сниженными противогололедными и коррозионными характеристиками в сравнении с ацетатными ПГР. Однако в некоторых регионах они могут найти применение.

С целью снижения коррозионной активности этого реагента в него иногда вводят специальные ингибиторы коррозии, которые блокируют деполяризационный эффект хлор-иона (СП), ответственного за коррозионную активность раствора. Следует отметить, что наличие в соединении СаСl2 положительно заряженного катиона Са2+, способного к образованию тормозящего коррозию катодного осадка, уже выгодно отличает кальциевое соединение от натриевого, где ион Na+ не способен к образованию на катоде водонерастворимых соединений, тормозящих коррозионный процесс.

Возвратимся вновь к «химии» для демонстрации различной эффективности АГР, обусловленной различиями их химической структуры и химических реакций, происходящих при взаимодействии с водой.

Необходимо напомнить, что хлор- и азотсодержащие реагенты «работают» с поглощением тепла до 10 °С, в то же время ацетатные реагенты (к ним относится и некоторые модификации Нордвэй), реагируют экзотермически с выделением тепла до 10°С Из всех перечисленных выше АГР самой низкой точкой эвтектики и самым широким температурным диапазоном применения обладает реагент «Нордвэй Супер» При применении на практике экзотермичность реакции определяет быстродействие ИГР, а низкая точка начала кристаллизации — высокую кратность разбавления реагента до его замерзания, т.е. необходимо реже привлекать технику и людей для обработки ИС. Так, например, испытания «Нордвэй», проведенные в Шереметьево, показали, что при температуре воздуха -2 °С и толщине льда 0,5 мм уже через 5 мин достигается коэффициент сцепления выше 0.3; замерзание реагента произойдет, если он будет разбавлен выпадающими осадками в 31 раз.

Особую значимость этих показателей ацетатного АГР можно подчеркнуть в условиях интенсивного движения на ИС и, как следствие, выноса части раствора реагента на колесах автотранспорта, а также длительного предотвращения льдообразования при интенсивных осадках (мокрый снег, переохлажденный дождь и пр.). И в том, и в другом случаях эффективность действия реагента будет служить одной из главных задач организации движения транспорта на ИС — его безопасности.

Дороги категории II.

Дороги со сниженной интенсивностью движения (менее 80 авт./ч или менее 2 авт./мин) могут использовать жидкие, гранулированные и фрикционные материалы. Жидкие — ацетатные, формиатные, хлористый кальций. Гранулированные — НКММ, хлористый кальций. Фрикционные — песок, щебень мелких фракций ( 2 — 5 мм). Смешанные — песок (щебень) + хлористый натрий, песок (щебень) + хлористый кальций.

Дороги категории III.

Здесь мировые исследователи рекомендуют, исходя из интенсивности движения автомашин менее 40 авт./ч или 0,69 авт./мин, использовать только фрикционные материалы.
В г. Хельсинки ежегодно распределяется около 20 тыс. т щебня для предупреждения скользкости на проезжей части дорог и около 10 тыс. т — на пешеходных зонах. Как правило, щебень, распределяемый на проезжей части улицы, применяют в смоченном состоянии, а на тротуарах используют щебень с размером частиц 3-6 мм без увлажнения. Один из недостатков использования щебня на проезжей части — износ покрытия и образование пыли весной. Согласно исследованиям, каменный материал увеличивает износ резинового покрытия на 12%, а каменная пыль с размерами менее 10 мкм может повреждать слизистые оболочки и легкие человека.

Уборка улиц весной в г. Хельсинки производится в три этапа:

  • уборка щебня с помощью щетки и лопаты;
  • всасывание грязевого остатка с применением механической щетки и пылесоса;
  • окончательная мойка покрытия водой с шампунем.

В одном из исследований сообщается, что к концу сезона на проезжей части скопилось каменного материала 536 г/м2.

Применение крупных и средних песков повышает фрикционные свойства песка на 16% больше, чем при применении мелких песков, при этом фрикционные свойства сохраняются в 3-4 раза дольше.

Для увеличения эффективности фрикционных материалов в настоящее время применяют два способа: нагрев и/или обработка их жидкими или твердыми хлоридами. Обработка фрикционных материалов солью, количество которой достигает 1/30 по массе, предупреждает образование смерзшихся комков и способствует проникновению частиц в лед и их закреплению на поверхности льда или твердого снега.

Пешеходные дороги.

Используя накопленный международный опыт, в последние годы в Москве для устранения гололеда пешеходных дорог применяется фрикционный материал в виде щебня мелких фракций. Вот как категорично писала городская московская газета о запрете использования химических реагентов: « Дворникам запрещено использовать техническую соль и химические реагенты на тротуарах, остановках городского пассажирского транспорта, в парках, скверах, дворах, на пешеходных и в озелененных зонах. В этих местах нужен только щебень мелких фракций от 2 до 5 мм, который потом можно вновь собрать, промыть и использовать. Применение в пешеходных зонах соли и реагентов — грубейшее нарушение. За это работники административно-технической инспекции (АТИ) будут наказывать нарушителей. Намечено осуществлять выборочный контроль качества уборки дворовых и городских территорий. При этом используется и визуальный и лабораторный метод. Если у инспектора АТИ найдутся веские основания подозревать, что в данном дворе применялся реагент, возьмут пробы снега, которые передадут в специализированную городскую лабораторию на анализ его химического состава. Все это поможет улучшить экологическую обстановку в городе и будет способствовать хорошему настроению жителей и водителей, их личной безопасности».
Итак, есть достаточно много оснований к рекомендации использовать на пешеходных дорогах мелкий щебень. Этот материал особенно хорош в условиях, когда выпавший однажды снег хранит в себе этот абразив в течение всей зимы. При частом таянии снега расход щебня увеличивается. Опыт двух зимних сезонов в Москве (2006/2007 гг. и 2007/2008 гг.) заслуживает положительной оценки. Вместе с тем щебень не должен использоваться вблизи и, конечно, на летном поле.