Борьба с зимней скользкостью

Виды зимней скользкости и условия ее образования. Зимняя скользкость — ледяные образования и снежные отложения на поверхности дороги, приводящие к снижению коэффициента сцепления колеса автомобиля с поверхностью дороги и ухудшению ровности.

Гололедица — слой льда, образовавшийся в результате замерзания воды, которая находилась на тёплом мокром покрытии и превратилась в лёд при понижении температуры воздуха и охлаждении покрытия до 0°С и ниже.

Гололёд — слой льда, образовавшийся при замерзании осадков, выпадающих на сухое охлаждённое покрытие.

Снежный накат — уплотнённый и обледеневший при многократном воздействии колёс автомобилей слой снега со скользкой поверхностью.

Мокрый снег — кашеобразная смесь влажного снега с водой, образовавшаяся при выпадении мокрого снега из облаков или таяния снежного слоя на покрытии при быстром повышении температуры воздуха.

Рыхлый снег — отложения на покрытии свежевыпавшего или принесённого метелью снега.

Гололедицу и гололёд чаще всего объединяют в одно понятие — гололёд.

Методы борьбы с зимней скользкостью. Все мероприятия по борьбе с зимней скользкостью можно разделить на три группы по их целевой направленности:

снижение отрицательного воздействия образовавшейся зимней скользкости и повышение коэффициента сцепления колеса с дорогой путём россыпи по обледеневшему покрытию минеральных фрикционных материалов;

удаление с покрытия образовавшегося ледяного или снежного слоя с применением химических, механических, тепловых и других методов;

предотвращение образования снежно-ледяного слоя или ослабление его сцепления с покрытием путём профилактической обработки покрытия противогололёдными химическими веществами или введения противогололёдных реагентов в состав покрытия. Наиболее часто применяемые меры борьбы с зимней скользкостью приведены в табл. 15.10.

Таблица 15.10

Рекомендуемые меры борьбы с отложениями, вызывающими зимнюю скользкость

Снежно-ледяные отложения	Температура воздуха, ОС	Рекомендуемые меры борьбы
Тонкие (1—2 мм) ледяные плёнки и корки	От 0 до –12     От –12 до –20   Ниже –20	Распределение химических веществ. Удаление остатков растопленного льда механической щёткой   При кратковременном понижении температуры (не более суток) россыпь фрикционных материалов, смешанных с химическими веществами. Если низкая температура удерживается, распределение химических веществ без фрикционных материалов до полного разрушения ледяных отложений с удалением остатков льда щеткой   Распределение химических веществ низкотемпературного действия с последующим удалением остатков разрушенной ледяной корки механической щеткой
Уплотнённый снег, накатанный колёсами автомобилей до скользкого состояния	до –10… –15	Удаление с предварительным ослаблением наката распределением химических противогололёдных веществ
Мокрый снег	от 0 до –2	Очистка покрытия автомобильными плужными снегоочистителями со щётками. В необходимых случаях распределение небольшого количества противогололёдных химических веществ

В практике зимнего содержания автомобильных дорог для борьбы с зимней скользкостью применяют фрикционный, химический, физико-химический и другие комбинированные методы.

Фрикционный метод состоит в том, что по поверхности ледяного или снежно-ледяного слоя рассыпают песок, мелкий гравий, отходы дробления, шлак или другие абразивные материалы с размером частиц не более 5—6 мм без примесей глинистых частиц. Предельно допустимая доля пылеватых, глинистых и других загрязняющих примесей не более 3 %. Россыпь производится пескоразбрасывателями или другими машинами. На неопасных участках дорог норма расхода песка составляют от 200 до 700 г/м² или около 0,3—0,4 м³ на 1000 м² покрытия. На опасных участках — спусках, перекрёстках, кривых малого радиуса норму расхода практически удваивают.

Рассыпанный абразивный материал повышает коэффициент сцепления до 0,3, но задерживается на проезжей части короткое время — не более 0,5 часа, сносится завихрениями после прохода автомобилей, разбрасывается колёсами и сдувается ветром. Для восстановления сцепных свойств требуются частые посыпки и большое количество пескораспределителей. Песок при хранении в больших объёмах зимой может смерзаться в комья. Для повышения эффективности распределяют подогретый абразивный материал, который проникает в ледяную корку и после примерзания придает поверхности некоторую шероховатость. Фрикционный метод не устраняет скользкость, только на некоторое время уменьшает ее отрицательные последствия.

Комбинированный химико-фрикционный метод состоит в том, что на поверхность покрытия рассыпают фрикционные материалы, смешанные с твёрдыми хлоридами NaCl, KaCl, MgCl₂, CaCl₂. Песчано-солевую смесь приготавливают на пескобазах путём смешения фрикционных материалов с кристаллической солью в соотношении 9:1; 8:1; 6:1 или 4:1. Достоинством песчано-солевых смесей является то, что они не смерзаются и не слёживаются.

На неопасных участках дорог нормы расхода песчано-солевых смесей составляют от 100 г/м² до 400 г/м², или 0,1—0,2 м³ на 1000 м² покрытий, а на опасных 0,3—0,4 м³. Песчано-солевые смеси распределяют специальными пескорасбрасывателями или комбинированными дорожными машинами с универсальным оборудованием.

Химический способ борьбы с образовавшейся зимней скользкостью заключается в применении для плавления снега и льда твёрдых или жидких химических веществ, содержащих хлористые соли.

Применение химических реагентов позволяет расплавить и устранить лёд и снег, после чего покрытие становится мокрым, а затем высыхает. Таким образом, химический метод позволяет полностью ликвидировать зимнюю скользкость.

Плавление льда химическими реагентами представляет собой сложный физико-химический процесс, в результате которого реагенты плавят лёд и образуют водно-соляной раствор, температура замерзания которого значительно более низкая, чем температура замерзания воды.

Интенсивность процесса взаимодействия характеризуется плавящей способностью хлоридов q, т.е. количеством расплавленного льда в граммах одним граммом соли при данной отрицательной температуре воздуха. Плавящая способность вначале возрастает во времени Т, а далее по мере наступления динамического равновесия стабилизируется:

, где (15.24)

а — коэффициент, зависящий от вида хлорида, равный 1—5;

b — коэффициент, зависящий от температуры воздуха, равный 0,25—0,75.

С понижением температуры воздуха плавящая способность хлоридов снижается и поэтому норма расхода их увеличивается (рис. 15.29).

Рис. 15.29. Зависимость количества расплавляемого льда хлористым натрием 1 и хлористым кальцием 2 от температуры

Кроме того, при плавлении льда образуются растворы, которые могут замерзнуть и стать причиной нового обледенения покрытия.

Температура замерзания раствора зависит от концентрации и вида хлоридов. Так, раствор хлористого натрия 23%-ной концентрации замерзает при температуре –21^ОС, а раствор хлористого кальция 30%-ной концентрации при температуре –50^ОС (рис. 15.30). Наиболее низкая температура замерзания и соответствующая ей наибольшая концентрация раствора называется эвтектической температурой и эвтектической концентрацией, при которых происходит кристаллизация твердого вещества, т.е. соли в растворе. Эта точка на графике называется точкой эвтектики.

При достижении эвтектической температуры происходит резкий переход всей массы жидкости в твёрдую смесь, которая состоит изо льда и кристаллов соли, т.е. соль в растворе кристаллизуется.

С учётом некоторого запаса рабочую температуру воздуха для каждого хлорида принимают не более 2/3 от температуры точки эвтектики.

Так, допустимую температуру применения хлористого натрия принимают –10^ОС, хлористого магния –10^ОС…–15^ОС, хлористого кальция –15^ОС…–20^ОС.

Химические материалы, применяемые для борьбы с зимней скользкостью. В мировой практике для устранения снежно-ледяных отложений на автомобильных дорогах и улицах городов применяют большой перечень различных химических реагентов. Наиболее часто применяют твёрдые и жидкие хлориды (рис. 15.31).