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 ВII,BIII- ширина проезжей части дорог II и III категории, соответственно, (м);
LII,LIII,- 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 Qi- расход материалов на 1 м2 при разовом распределении, т;
pi- 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 ni - 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)
