Разработка методов борьбы с зимней скользкостью.

 

Все мероприятия по борьбе с зимней скользкостью можно поделить на три группы по целевой направленности:

-мероприятия, направленные на понижение отрицательного действия образовавшейся зимней скользкости (повышение коэффициента сцепления методом россыпи фрикционных материалов);

-мероприятия, направленные скорейшее удаление с покрытия ледяного и снежного покровов с применением разных способов;

-мероприятия, направленные на предотвращение образования снеголедного слоя либо ослабления его сцепления с покрытием.

В практике зимнего содержания для борьбы с зимней скользкостью используют:

-фрикционные;

-химические;

-физико-химические;

-комбинированные способы.

 

Все отложения снега и льда, периодически появляющиеся на покрытии и значительно увеличивающие его скользкость, по физическому состоянию можно подразделить на следующие четыре вида:

1. Стекловидный лёд;

2. Зернистый лёд;

3. Твёрдый снег;

4. Рыхлый снег.

 

Эти физические разнородные отложения отличаются между собой достаточно чётко по внешним признакам и по физико-механическим свойствам.

Стекловидный лед – относится к наиболее опасному виду. Коэффициент сцепления шин автомобиля со стекловидным льдом равен 0,08 – 0,15. При образовании на дорожном покрытии этого вида отложений автомобильная дорога приобретает аварийное состояние и временно становится почти непригодным для эксплуатации. Этот вид отложений представляет собой стекловидную с гладкой поверхностью прозрачную корку льда плотностью 0,7 – 0,9 г/см³ и толщиной до 3 мм. Стекловидный лед образуется в случае: выпадения дождя или мороси при отрицательных температурах, замерзания жидких атмосферных осадков во время быстро наступившей оттепели, замерзания талой или дождевой воды при похолодании.

Зернистый лед – наиболее редкий вид отложений. Он имеет зернистое строение, шероховатую поверхность и включения воздушных пузырьков. Толщина неравномерная и может достигать в районах с интенсивными туманами 10 мм и более, плотность 0,5 – 0,7 г/см³ . Образуется зернистый лед в основном при плотном тумане с ветром, когда температура воздуха колеблется около 0 ^о, С.

Твердый снег (снежно-ледяной накат) – самый распространенный вид отложений на проезжей части дорог. Коэффициент сцепления колеса автомобиля с накатом составляет 0,2 – 0,25. Толщина снежно-ледяного наката колеблется в широких пределах, при интенсивном движении транспортных средств плотность снежных отложений быстро нарастает и достигает 0,3 – 0,6 г/см³.

Рыхлый снег представляет собой снежный слой, образующийся во время слабых и умеренных снегопадов в безветренную погоду и равномерно отлагающийся на дорожном покрытии. Плотность его от 0,06 до 0,20 г/см³. Снег может быть сухим, влажным и мокрым. С увеличением влажности его плотность растет.

 

Химический метод.

 

Химический метод предусматривает использование в качестве противогололедного материала химические вещества, обладающие способностью плавить лед в значительном количестве при широком диапазоне отрицательных температур. По физико-химическим свойствам и технико-экономическим показателям, наиболее пригодным для борьбы с зимней скользкостью являются соли хлористого натрия, кальция и магния, относящихся к классу хлоридов. Эффективность взаимодействия хлоридов со льдом существенно зависит от температуры. Каждый вид хлорида взаимодействует со льдом в определенном температурном диапазоне.

 

6.4.2. Фрикционный метод.

 

Суть фрикционного способа состоит в том, что по поверхности ледяного либо стеклоледяного слоя рассыпают песок, мелкий гравий, отходы дробления и остальные материалы с размером частиц не более 5-6 мм без примесей глины.
Рассыпаемый материал увеличивает коэффициент сцепления до 0,3, но задерживается на проезжей части короткое время.

 

Тепловой метод.

 

Тепловой способ осуществляется с помощью стационарных систем и устройств, обеспечивающих обогрев покрытия, а также самоходными тепловыми машинами, принцип действия которых основан на использовании горячих выхлопных газов газотурбинных двигателей. Конструкция нагревательных систем подразделяются на два типа: с глубинным и поверхностным обогревом.

 

6.4.4. Комбинированный метод.

 

Этот метод заключается в сочетании вышеперечисленных способов.

Например комбинированный химико-фрикционный способ, когда рассыпают фрикционные материалы с жесткими хлоридами NaCl, NaCl2.

Комбинированный метод состоит в распределении по снежному накату жестких либо жидких хлоридов, которые расплавляют либо ослабляют снежноледный слой, после чего снежную массу убирают плужными либо плужнощеточными очистителями, а при их отсутствии автогрейдером.

 

7 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБРАННОГО МЕТОДА ПО БОРЬБЕ С ЗИМНЕЙ СКОЛЬЗКОСТЬЮ

 

Таблица 10

Химический метод		Комбинированный метод (химико-фрикционный)
Строительство солехранилищ, исключающие опасность загрязнения грунтовых, речных, озерных вод и почвы. Для ослабления коррозионного воздействия на металлические части автомобилей в хлориды необходимо заблаговременно вводить ингибиторы, способные существенно ослабить коррозию стали. Хлориды зачастую содержат в большом количестве соли кальция, калия, магния и многие микроэлементы, которые при слабой концентрации оказывают полезное влияние на развитие и урожайность сельскохозяйственных культур. Введенные в свежевыпавший снег реагенты предотвращают уплотнение и прикатывание снега. При контактировании снега с хлоридами под действием колес автомобиля происходит перемешивание снежной массы, и кристаллы снега обволакиваются незамерзшим раствором. Поэтому использование хлоридов при уборке свежевыпавшего снега фактически является профилактической мерой борьбы со скользкостью. Расход 70 г/м2 Слеживаемость твердых, хлористых солей Потребность в базах складирования незначительна. Химический способ предусматривает использование в качестве противогололедного материала химические вещества, обладающие способностью плавить лед в значительном количестве при широком диапазоне отрицательных температур Для борьбы с зимней скользкостью могут широко использоваться жидкие хлориды в виде рассолов, и их ресурсы не ограничены. По сравнению с кристаллическими веществами рассолы технологичнее, в них легко можно вводить различные добавки с целью расширения температурного диапазона или для подавления его коррозионной активности.	-     -     +   +   + - +   +   +	Требуется большое количество пескоразбрасывателей. Большой объем работ по заготовке и распределению материалов, так как их нормы россыпи велики (200-400 г/м2) Фракционный материал может содержать крупные составляющие, тем самым больше расход материала, так как при разбросе крупнозернистых фракций ухудшается сцепление колеса с дорогой. Крупные частицы при механическом распределении могут нанести повреждения автомобилям. При несоблюдении технических требований, предъявляемых к распределению песчано-солевой смеси, на поверхности запущенного толстого слоя уплотненного снега образуются ямы, бугры, колеи и прочие неровности. Не слеживаются, в сравнении с хлористыми солями. Потребность в базах складирования значительна	-   -     -     -   +   -
Итого	6(+)	Итого	1(+)

 

Таким образом, рассмотрев существующие способы борьбы с зимней скользкостью, можно сделать вывод о ряде преимуществ химических методов перед физическими и фрикционными даже с позиции экологии. присутствие оптимального количества солей на дорожном покрытии наиболее эффективно прекращает или существенно уменьшает образование скользкости, повышает безопасность движения и среднюю скорость транспортных средств, уменьшая вредные выбросы автомобилей. однако следует учесть, что даже небольшое количество солей, накапливаясь в течение многих лет в придорожной зоне, оказывает отрицательное воздействие на состояние природной среды.

7.1 Расчет потребности в противогололедных материалах и технических средствах по их распределению.

 

Согласно ГОСТ Р 50597-93 все дороги делятся на 3 группы в зависимости от интенсивности движения: А>3000 авт/сут, срок ликвидации скользкости 4 часа, Б 1000-3000 авт/сут, срок ликвидации скользкости 5 часов, В <1000 авт/сут, срок ликвидации скользкости 6 часов.

Согласно ВСН 20-87 начало периода со случаями образования зимней скользкости в городе Пермь 21.10, конец 8.04, продолжительность 170 дней. Число дней со случаями образования скользкости равно 101.

Снежно-ледяные образования формируются на покрытии в виде льда 22 дней, уплотненного снега 44 дня, рыхлого снега 35 дней, от общего числа дней.

 

7.1.1 Расчет потребности в противогололедных материалах при химическом методе.

 

Определим общую площадь проезжей части, подлежащую очистке, для заданной сети автомобильных дорог по следующей формуле:

 

(9)

 

где В_II,B_III- ширина проезжей части дорог II и III категории, соответственно, (м);

L_II,L_III,- длина участка дорог II -й и III-й категории, (м).

 

 

Определим расход противогололедных материалов при разовом распределении рассчитывается по формуле:

 

 

где n- норма расхода противогололедного материала на 1м² в зависимости от температуры и состояния снежно-ледяных образований:

для льда - 70г/ м²;

для уплотненного снега - 50г/ м²;

для рыхлого снега - 30г/ м².

 

 

Определим расход материалов за весь зимний период:

 

, (11)

 

где Q_i- расход материалов на 1 м² при разовом распределении, т;

p_i- продолжительность периодов с определенным состоянием снежно-ледяных образований, дни.

 

 

Определим среднегодовую потребность солей путем:

 

Определим расход ингибитора (2,5% от общего расхода солей)

 

В качестве ингибитора используем однозамещенный фосфат натрия.

 

7.1.2 Расчет потребности в противогололедных материалах при комбинированном методе.

 

Расчет производим аналогично расчету при химическом методе. Единственной разницей будет n_i - норма расхода противогололедного материала (песко-соляная смесь) на 1м² в зависимости от температуры и состояния снежно-ледяных образований:

для льда - 300г/м²;

для уплотненного снега - 100г/м²;

для рыхлого снега - 50г/м².

 

 

Определим расход материалов за весь зимний период:

 

 

Определим среднегодовую потребность солей путем:

 

 

Определим расход ингибитора (2,5% от общего расхода солей)