CC BY
313
УДК 504:629.33/36
ЕКОЛОГІЧНО ЧИСТІ ПРОТИОЖЕЛЕДНІ МАТЕРІАЛИ ДЛЯ ЗИМОВОГО УТРИМАННЯ ДОРІГ
В.К. Вирожемський, к.т.н., заст. дир., Н.А. Бородіна, зав. від. ДерждорНДІ, В.В. Козуб, начальник відділу, Служба автомобільних доріг у Львівській області
Анотація. Розглянуті техніко-екологічні аспекти використання протиожеледних матеріалів при зимовому утриманні автомобільних доріг загального користування. Визначений вплив протиожеледних матеріалів на навколишнє середовище та запропоновані шляхи його зниження. Представлені результати експериментальних досліджень комплексної добавки Козбор.
Ключові слова: зимове утримання, автомобільні дороги, протиожеледні матеріали, плавильна здатність, навколишнє середовище.
Вступ
В зимово-весняний період під час розтавання снігу спостерігається значне підвищення концентрації хлоридів на прилеглій до автомобільних доріг території, що є наслідком зимового утримання автомобільних доріг. Рівень впливу залежить від кількісно-якісного складу протиожеледних матеріалів, що використовуються, та їх загальних витрат в період ліквідації зимової слизькості. Зниження норм розподілу протиожеледних матеріалів призводить до зниження їх плавильної здатності, і як наслідок до зниження умов безпеки
руху.
Тому сьогодні йде інтенсивний пошук матеріалів-добавок, які б дали можливість зменшити навантаження на навколишнє середовище, не знижуючи плавильну здатність протиожеледних матеріалів. Це дві протилежні вимоги і проблема полягає в пошуку конструктивно нових рішень щодо використання протиожеледних матеріалів та розумного компромісу між забезпеченням їх технологічних та екологічних показників.
Мета і постановка задачі
Метою роботи є визначення ступеню впливу хлористих протиожеледних матеріалів на елементи навколишнього середовища в залежності від їх кількісно-якісних характеристик.
Результати випробувань
Проведені в рамках науково-дослідних робіт дослідження впливу хлористих протиожеледних матеріалів на ґрунти показали, що концентрація хлоридів в ґрунті на відстані 4 м від краю проїзної частини в декілька разів перевищує фонові значення [1]. За результатами досліджень була
встановлена функціональна залежність середньо очікуваної максимальної весняної концентрації хлорид-іонів у ґрунті при використанні технічної солі
ССр = 0,077 • БМаа,
де Б МаС1 - загальні витрати технічної солі за період зимового утримання автомобільних доріг, г/м2
Таким чином концентрація хлорид-іонів в ґрунті на прилеглій до автомобільних доріг території прямо пропорційна загальним витратам протио-желедних матеріалів.
В більшості випадків необхідність в обробці покриття виникає при утворенні ожеледі або сніжно-льодового накату, які утворюються при температурі повітря від + 3 °С до -3 °С. Зниження концентрації хлоридів можливо досягти за рахунок скорочення терміну ліквідації зимової слизькості, що дозволить провести обробку покриття до зниження температури повітря нижче -4 °С. Ліквідація ожеледі або сніжно-льодового накату при більш низьких температурах потребує підвищення норм розподілу протиожеледних матеріалів в 1,5-2 рази. Підвищення норм розподілу протио-желедних матеріалів виправдане як з технологічної, так і з екологічної точок зору лише при сніговому і сніжно-льодовому накаті, сніговому валі та пухкому снігу, які утворюються при температурі повітря нижче ніж 4 °С.
Проведені в ДерждорНДІ лабораторні аналізи з визначення хімічного складу протиожеледних матеріалів показали, що чистота протиожеледних матеріалів коливається в діапазоні від 70 % до 98 %. Відповідно активність реагентів з різним вмістом домішок значно відрізняється, що впли-
ває на плавильну здатність протиожеледних матеріалів. Так, при використанні технічної солі з менш ніж З0 % вмістом домішок при дотриманні норм розподілу протиожеледних матеріалів не досягається повна ліквідація ожеледі.
Зниження впливу на навколишнє середовище і підвищення плавильної здатності протиожелед-них матеріалів можливо досягти за рахунок визначення норм розподілу протиожеледних матеріалів не тільки в залежності від температури повітря, а і від активності реагентів.
В Європі для підвищення плавильної здатності протиожеледних матеріалів та забезпечення екологічних вимог при зимовому утриманні автомобільних доріг широко застосовуються добавки до протиожеледних матеріалів. Поряд з підвищенням технологічно-екологічних характеристик протиожеледних матеріалів їх застосування дозволяє знизити руйнуючу дію протиожеледних матеріалів на структуру бітуму.
Сьогодні в Україні добавки до протиожеледних матеріалів не використовуються. В рамках науково-дослідної роботи в ДерждорНДІ була розроблена комплексна добавка Козбор, температура плавлення якої дорівнює - 21 °С.
Добавка Козбор має рідкий агрегатний стан і рекомендується для застосування при використанні дорожньо-експлуатаційними підприємствами соляних розчинів. Проведені дослідження показали, що при використанні добавки плавильна здатність соляних розчинів зростає (рис. 1, 2).
Згідно з [2] рекомендовані строки усунення зимової слизькості автомобільних доріг загального користування довжиною 100 км для доріг І категорії при звичайних умовах обробки покриття протиожеледними матеріалами складають З год, ІІ категорії - 4 години. При цьому терміни ліквідації зимової слизькості при середньорічній добовій інтенсивності руху автотранспорту більш ніж 7000 авт./год. не повинні перевищувати 4 год.
0 0,5 1 1,5 2 ~ '
Т, год
“X- без добавки Н 1 % добавки Козбор 2 % добавки Козб
• З % добавки Козбор ♦ 4 % добавки Козбор
Рис. 1. Плавильна здатність 20 % розчину №С1 при температурі повітря -5 С з застосуванням комплексної добавки Козбор
“X- без добавки В 1 % добавки Козбор А 2 % добавки Козбор
• З % добавки Козбор ♦ 4 % добавки Козбор
Рис. 2. Плавильна здатність 20 % розчину №С1 при температурі повітря -10 С з застосуванням комплексної добавки Козбор
Отримані результати експериментальних випробувань показують, що плавильна здатність соляного розчину з 4 % вмістом добавки Козбор при температурі повітря - 5 С зростає на 57 % порівняно зі звичайним розчином і на 98 % - при
- 10 С.
Висновки
1. Зниження впливу протиожеледних матеріалів можливо досягти за рахунок:
- зменшення загальних витрат реагентів в період зимового утримання автомобільних доріг, що досягається шляхом мінімізації терміну очищення ділянок доріг від снігу і ліквідації зимової слизькості;
- використання комплексних добавок;
- дотримання норм розподілу протиожеледних матеріалів з врахуванням показників їх активності.
2. Врахування активності реагентів дозволить забезпечити ліквідацію зимової слизькості і провести дорожньо-експлуатаційним підприємствам техніко-економічне обґрунтування щодо використання протиожеледних матеріалів.
3. Застосування комплексних добавок поліпшує технологічні показники протиожеледних матеріалів та знижує їх руйнуючу дію на структуру бітуму.
Пропозиції
1. При розробці плану зимового утримання доріг (з врахуванням досвіду роботи в попередні роки) необхідно визначити графік робіт, схему захисту дороги від сніжних заметів, схему розміщення складів протиожеледних матеріалів, порядок ор-
ганізації чергування і систему оповіщення про погодні умови та умови руху таким чином, щоб максимально скоротити терміни очищення ділянок доріг від снігу і ліквідації зимової слизькості.
2. Розробити норми розподілу протиожеледних матеріалів в залежності від температури повітря
і активності реагентів.
Відкриті питання
1. Мінімізація терміну очищення ділянок доріг від снігу і ліквідації зимової слизькості можлива за умови раціонального розміщення складів про-тиожеледних матеріалів, що потребує перегляду існуючої їх мережі відповідно до сучасних вимог.
2. Впровадження технології використання про-тиожеледних матеріалів з добавками можливе при технологічно виправданій їх вартості та наявності спеціалізованого обладнання, тому необхідно провести техніко-економічне обґрунтування використання протиожеледних матеріалів з комплексними добавками.
Література
1. Вирожемський В.К., Бородіна H.A., Трух М.Є.
Екологічні наслідки зимового утримання автомобільних доріг // Автошляховик України.
- 2006. - № 2. - С. З5 - З8.
2. ПГ.1-218-118:2005. Єдині правила зимового
утримання автомобільних доріг.
Рецензент: В.К. Жданюк, професор, д.т.н.,
ХНАДУ.
Стаття надійшла до редакції 22 серпня 2006 р.
