Характеристики наиболее распространенных фрикционных противогололедных материалов

Реферат

по химии

на тему:

Фрикционные противогололедные материалы - плюсы и минусы

 

 

Великий Новгород

 

Оглавление

 

Введение 3

Фрикционные противогололедные материалы - плюсы и минусы

1.1 Виды противогололедных материалов 4

1.2 Характеристики наиболее распространенных фрикционных противогололедных материалов 5

Заключение 10

Список использованной литературы 11

 

Введение

 

Нередко можно услышать разговоры о том, что для борьбы с гололедом следует использовать не плавящие реагенты, а фрикционные противогололедные материалы. Но достаточно ли их для обеспечения безопасности горожан? Мы постараемся выяснить это в процессе написания данного реферата.

 

Цель реферата: понять, какие фрикционные материалы являются наиболее подходящими для применения в городских условиях и могут ли они заменить реагенты с плавящей способностью.

 

Задачи:

• рассказать о видах противогололедных материалов;

• охарактеризовать наиболее распространенные фрикционные антигололедные материалы, выявить оптимальные для применения в городской среде.

 

Реферат состоит из оглавления, введения, основной части (включающей в себя два параграфа), заключения и списка использованной литературы.

 

 

Фрикционные противогололедные материалы - плюсы и минусы

 

Виды противогололедных материалов

 

Какими бывают противогололедные материалы? Самое распространенное деление - на химические и фрикционные.

 

К химическим относятся хлориды (хлористый магний, кальций, натрий), нитраты (нитрат магния, кальция), ацетаты (то есть соли и эфиры уксусной кислоты), карбамиды (производные угольной кислоты), формиаты (соли муравьиной кислоты). Они плавят снежно-соляные массы и способны очистить дороги до «черного асфальта», как того требует законодательство Российской Федерации. Противогололедные реагенты с плавящей способностью делятся, в свою очередь, на многокомпонентные и однокомпонентные.

 

Наиболее предпочтительным является использование многокомпонентных реагентов. Они эффективнее и оперативнее плавят снег. К примеру, смесь из трех частей хлористого натрия и одной части хлористого кальция плавит лед быстрее, чем отдельно взятый хлористый натрий. А коррозионную активность этой смеси на металл может снизить добавление формиата натрия (мощнейший ингибитор коррозии). Также реагенты с несколькими компонентами оказывают более щадящее воздействие на почвы - они не дают образовываться переизбытку какого-то одного элемента.

 

К фрикционным противогололедным материалам относятся: песок, гранитная и мраморная крошка. Эти средства для борьбы с гололедом не могут плавить лед, поэтому их нельзя использовать при гололеде в чистом виде. Песок очень быстро окажется на обочинах, сметенный туда ветром и колесами автомобилей. Гранитный щебень же будет создавать «роликовый эффект», только увеличивая тормозной путь. Еще раз подчеркнем - ни один фрикционный материал (все они являются инертными веществами) не вступает в реакцию со льдом и не плавит его, а значит, не обеспечивают нормативного сцепления колес с дорогой (согласно ГОСТу 50597-93 коэффициент должен быть не менее 0,3). Однако фрикционные материалы при использовании совместно с химическими могут очень сильно помочь, например, при борьбе со скользкостью на сложных участках дороги (перекрестках, съездах и т.д) - гранулы солей слегка подтапливают лед, и щебень впаивается в него, создавая эффект «наждачной бумаги».

Какие же фрикционные материалы предпочтительней использовать? Об этом мы поговорим в следующем параграфе.

 

Характеристики наиболее распространенных фрикционных противогололедных материалов

 

Рассмотрим наиболее распространенные фрикционные противогололедные материалы и их свойства.

 

1. Песок: устаревший и неэффективный противогололедный материал. Причем это касается и песка в чистом виде, и пескосоляной смеси (соотношение песка и соли в которой составляет примерно - 95% к 5%). Эти средства не способны бороться с гололедом, они лишь создают грязную кашу на дорогах, а весной после таяния снегов песок поднимается в воздух, загрязняя его. Причем полностью убрать песок с улиц невозможно - уборка пылесосами малоэффективна, так как при вращении щеток создаются вихревые потоки, которые поднимают мелкие (и самые опасные) частицы пыли в воздух, пылесос же всасывает лишь крупные камни и крошку, а мелкая фракция после уборки оседает обратно на дорогу. Мойка дорог дает примерно такой же эффект - под сильным напором воды часть пыли взлетает в воздух, часть - остается в порах асфальта. Отметим, что по данным ВОЗ в 2012 году загрязнение воздуха стало причиной смерти 7 миллионов человек на нашей планете. А песок за зиму впитывает в себя бензапирен и тяжелые металлы - мышьяк, ртуть, свинец, никель и кадмий. При этом концентрация этих опасных веществ может превышать предельно допустимую в 5-30 раз! Накапливаясь в легких, они приводят к тяжелым заболеваниям, в том числе и онкологическим. Кроме того, песок нарушает кислородный обмен в почве и забивает ливневые стоки. Вывоз песка весной - недешевой мероприятие. За каждую тонну нужно заплатить на снегосвалках (и это не считая транспортных расходов!). В итоге сотни тысяч тонн грязного песка оказываются на полигонах недалеко от городов. Ветер разносит песок, и территория постепенно превращается в настоящую пустыню.

2. Гранитная крошка: гранит уже много лет используется в качестве фрикционного противогололедного материала в странах Скандинавии, и этот опыт показал, что он наносит серьезный вред окружающей среде. Существуют радиоактивные породы гранита. Более того, так как это чрезвычайно твердый материал, он ускоряет износ дорожного покрытия, повреждает лакокрасочное покрытие кузовов и днищ автомобилей, приводя к коррозии. Также гранит засоряет газоны (приходится срезать и заменять внушительные слои почвы - до полуметра вглубь) и ливневые стоки. Следует сказать, что вопреки расхожему мнению, использовать гранит повторно практически невозможно - в Швеции, например, его очистка не практикуется. Дело в том, что это дорогостоящий и трудоемкий процесс. Гранит впитывает за зиму большое количество масел, бензина и грязи. В результате его «мойки» образуются токсичные отходы, которые необходимо как-то утилизировать. Кроме того, гранит за время нахождения на дороге, как правило, настолько измельчается и теряет форму, что использовать его повторно не получится даже при самом большом желании. Поэтому весной гранитный щебень просто-напросто отправляется на свалки. Разве что иногда его используют как подложку под строительство дорог. Есть еще одна беда, связанная с гранитным щебнем - попадая на эскалаторы и иные движущиеся части машин и механизмов подземного транспорта, он часто выводит их из строя.

3. Мраморный щебень: масштабные исследования, проведенные МАДИ (Московским автомобильно-дорожным государственным техническим университетом), показали, что наиболее эффективным для сцепления колес с дорогой является мраморный щебень фракции 3-7 мм и твердости 400. Более твердые породы способствуют возникновению «роликового» эффекта и эффекта «шрапнели», а более мягкие материалы колеса автомобилей просто давят. Существует ряд неоспоримых преимуществ мраморного щебня перед гранитным: он обладает в 4 раза более низкой твердостью, а значит при высоких нагрузках просто разрушается, не причиняя вреда дорожному полотну и автопокрышкам. Мягкость мрамора предохраняет от поломки и эскалаторы метрополитена: при переходе с гранитного на мраморный щебень в 2011 году в Москве не было зафиксировано ни одной поломки эскалатора, связанной с попаданием внутрь механизма частиц фрикционных антигололедных материалов. Мрамор безопасен и для почв - под воздействием влаги, ветра и почвенных бактерий он разлагается за 2-3 года, при этом удобряя почву и улучшая ее фильтрацию. К тому же мрамор, в отличие от гранита, соответствует нормам радиационной безопасности.

 

Как видите, мраморная крошка - наиболее безопасный фрикционный противогололедный материал. Тем не менее, справиться в одиночку с гололедом она не в состоянии. Только с составе комбинированных противогололедных реагентов - они позволяют быстро расплавить лед и обеспечить безопасную езду даже на сложных участках дороги. Кроме того, средства с мраморной крошкой в составе широко применяются для борьбы с наледью на тротуарах.

 

Возьмем московский опыт - там уже более 5 лет используются многокомпонентные противогололедные реагенты, содержащие в составе формиат натрия и мраморную крошку. За период с 2010 по 2015 год произошло существенное снижение уровня травматизма в гололед.

В первый же год использования (зима 2011-2012) этого тротуарного реагента, получившего название КРтв (комбинированный реагент твердый), число пострадавших от гололеда в Москве сократилось в 2,5 раза (см. Таблицу 1).

 

Таблица 1 Количество осадков, переходов через 0°C и пострадавших от гололеда пешеходов в Москве с 2008-2015 гг по данным Росгидрометцентра и НПЦ Экстренной медицинской помощи г. Москвы

 

	2008/09	2009/10	2010/11	2011/12	2012/13	2013/14	2014/15
количество переходов через 0°C
количество выпавших осадков, мм
пострадавшие из за гололеда, чел.

 

Если говорить об экологии - уровень засоленности почв снизился относительно 2009 года в 2-2,5 раза. Это неудивительно, ведь мрамор улучшает фильтрацию почв.

 

Вывод: если рассматривать фрикционные противогололедные материалы, самым прогрессивным является мраморная крошка. Однако ни один фрикционный материал не способен справиться с гололедом «в одиночку». Для этого необходимы многокомпонентные противогололедные реагенты с высокой плавящей способностью, в том числе комбинированные (с мраморной крошкой в составе).

Заключение

 

В ходе написания реферата сделан вывод, что фрикционные противогололедные материалы не могут быть использованы для борьбы с гололедом в чистом виде, так как являются инертными веществами и не обладают плавящей способностью. Самый эффективный и безопасный фрикционный противогололедный материал - мраморная крошка. Именно ее следует включать в состав многокомпонентных противогололедных реагентов - гранулы солей слегка подтапливают лед, и щебень впаивается в него, создавая эффект «наждачной бумаги».

 

Чаще всего комбинированные противогололедные реагенты используются на тротуарах, а также на наиболее сложных и опасных участках автодорог (перекрестках, съездах и т.д.).

 

Существует положительный опыт применения таких составов в Москве. В первый же год использования (зима 2011-2012) этого тротуарного реагента, получившего название КРтв (комбинированный реагент твердый), число пострадавших от гололеда в Москве сократилось в 2,5 раза. Также в разы снизился уровень засоленности почв, поскольку мрамор улучшает их фильтрацию.

 

Список использованной литературы

 

1. ГОСТ 33181-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Требования к уровню зимнего содержания

2. ГОСТ Р 50597-93 Автомобильные дороги и улицы. Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения

3. Мифы снежной Швеции. [Электронный ресурс] //autonews.ru. URL: http://www.autonews.ru/autobusiness/news/1750490/

4. Гранит на асфальте: плюсы и минусы скандинавского опыта. [Электронный ресурс] //ntv.ru. URL: http://www.ntv.ru/novosti/269360/