Агресивні властивості хлоридів - Технологія дорожнього будівництва
Тверді та рідкі хлориди, що застосовуються для боротьби із зимовою слизькістю, мають агресивну хімічну здатність: руйнують металеві поверхні автомобілів, поверхню цементо-бетонних покриттів у ранньому віці, бордюри, залізобетонні елементи мостів, зливи; негативно впливають на зростання дерев, зернових культур та іншу придорожню рослинність. Тому норми застосування хлоридів для боротьби із зимовою слизькістю суворо обмежені. Зарубіжний та вітчизняний досвід показує, що встановлені норми нижчі за гранично допустимі за вимогами охорони природи та навколишнього середовища. Перевищення цих вимог відбувається при розподілі хлоридів значно більше за встановлені норми або при порушенні правил зберігання, навантаження та транспортування хлоридів.
Спроби відмовитися від хлоридів для боротьби з ожеледицею робилися в багатьох країнах, проте вартість зимового утримання при цьому збільшувалася в 3 рази і більше разом із збільшенням дорожньо-транспортних пригод.
Для зниження інтенсивності корозії металів у хлоридне середовище додають сповільнювачі корозії-інгібітори. Дослідженнями Гіпродорнії виявлено найбільш доступні інгібітори, які доцільно застосовувати при боротьбі із зимовою слизькістю: гексаметафосфат натрію, одно- та двозаміщений фосфат натрію та суперфосфат. Всі ці добавки нетоксичні, не шкодять зеленим насадженням, негативно не впливають на властивості дорожніх покриттів. У тверді хлориди додають 2-3% однозамещенного натрію фосфату або 5-7% двох-замещенного або простого суперфосфату. При використанні рідких розсолів норми інгібіторів знижують: 0,5-1% одно-або двозаміщеного фосфату натрію або гексаметофосфату.
Численні спостереження в СРСР і за кордоном показали агресивний вплив хлоридів тільки нацементобетонні покриття, причому у ранньому віці-до 3 років. Агресивність проявляється у порушенні міцності поверхні дорожніх плит (монолітних чи збірних), лущенні та виникненні раковин. Поки що не розроблено ефективних методів усунення хімічної корозії цементобетону. Частковий ефект досягається при застосуванні > повітровтягуючих добавок близько 0,1% до ваги цементу (милонафт, абієтинова смола, сульфітно-спиртова барда та ін).
Тому застосовувати хлориди для боротьби із зимовою слизькістю можна на цементобетонних покриттях, побудованих з повітровтягуючими добавками, у тому випадку, якщо такі покриття мають вік не менше одного року, а на цементобетонних покриттях, побудованих без повітротягуючих добавок, коли їх вік більше трьох років.
Способи попередження освітита профілактики зимової слизькості включають гідрофобізацію покриттів, введення у верхній шар покриття хлоридів (фізико-хімічний спосіб) та профілактичний розсип або розлив хлоридів.
Гідрофобізаціяполягає у нанесенні водовідштовхувальних речовин на. На гідрофільній поверхні вода розтікається та замерзає у вигляді суцільного шару льоду, який міцно скріплюється з поверхнею покриття. Це зчеплення збільшується за рахунок утворення льоду в мікротріщинах. На гідрофобній поверхні кут розтікання рідини значно більший, вода швидко стікає з покриття і крига взагалі не утворюється або утворюється у вигляді окремих крапельок. Зчеплення такого льоду в 3-4 рази менше, ніж на гідрофільній поверхні і його легко видалити щітковим механізмом.
Для гідрофобізації асфальтобетонних покриттів Гіпродорнії запропонував використовувати пасту на основі кремнійорганічних речовин з додаванням розчинника (гасу). Витрата пасти 150-200 г/м2. Дляцементобетонних покриттів в МАДІ канд. техн. наук С. В. Суханов запропонував гідрофобну кремнійорганічну рідину ГКЖ-10 (витрата 200-400 г/м 2 ). Однак обидва склади недовговічні та дорогі.
Новим і досить надійним є спосіб обробки поверхні збірних цементобетонних плит, розроблений у МАДІ канд. техн. наук В. В. Плужніковим. Він полягає у нанесенні на поверхню плит гідрофобізуючих водних емульсій на основі кремнійорганічних сполук. Емульсію наносять пульверизатором у момент виготовлення плит на заводі (витрата емульсії 200-300 г/м 2 ). При цьому адгезія льоду знижується в 7 разів, тобто ожеледиця практично не утворюється. Термін служби обробки близько 5 років. Створення ефективних та економічних водовідштовхувальних захисних плівок на поверхні покриттів потребує подальших досліджень та розробок.
Фізико-хімічний методполягає у наданні поверхні покриття гідрофобних властивостей шляхом введення до складу матеріалу відповідних хімічних речовин. У США, Канаді, ФРН, Швейцарії та інших країнах почали зводити асфальтобетонні покриття з добавкою верглиміту, виготовленого на основі хлористого кальцію. Такі суміші являють собою антиобледенителі. Покриття, побудовані з добавкою верглиміту, плавлять сніг та лід.
У Гіпродорні кандидати техн. наук А. В. Михайлов та В. П. Расніков розробили технологію будівництва верхнього шару покриття з асфальтобетонної суміші, в яку додають твердий хлористий натрій-до 5% маси в'яжучого. При цьому температура змерзання льоду з покриттям знизилася до -18 ° С, а міцність зчеплення льоду з покриттям знизилася до 10 разів.
У МАДІ проф. І. В. Корольов та канд. техн. наук А. К. Касимов розробили склад асфальтобетонної суміші, до якої додають водорозчинний шлак (відхідвиробництва вторинних алюмінієвих сплавів) як протиожеледну добавку-до 7% маси асфальтобетону. Адгезія льоду зменшується у 2-5 разів. Недолік таких покриттів - їхня підвищена пористість, а також наявність вологої поверхні влітку. Крім того, зносостійкість таких покриттів може скоротитися за рахунок лущення.
Однак створення ожеледобезпечних покриттів дуже перспективне для боротьби з ожеледицею на дорогах. Перспективна поверхнева обробка шламових покриттів з кремнійорганічними або іншими добавками, що знижують адгезійні властивості льоду. Інший напрямок у створенні ожеледобезпечних покриттів полягає у наданні верхньому шару пружних властивостей. У цьому випадку лід, що утворився на покритті, швидко руйнуватиметься під дією автомобілів, що проходять, відбудеться самоочищення покриття. Для цього в МАДИ проф. Н. В. Горелішев та інж. Е. І. Янчевська розробили склади піщаних гумово-бітумних сумішей, у яких від 2 до 7% гумової крихти. Шар зносу з цих сумішей роблять товщиною 2 см, він має високі зчіпні якості у вологому стані і значно полегшує боротьбу з ожеледицею.
Профілактичний методборотьби зі слизькістю полягає у розподілі протиожеледних матеріалів до утворення на проїжджій частині ожеледиці або ущільненого сніжно-крижаного шару (накату). Він поділяється на профілактику утворення ожеледиці та снігового накату. У першому випадку за 30-60 хв до початку утворення ожеледиці на поверхні покриття розподіляють тверді або рідкі хлориди (витрата від 5 до 20 г/м 2 ). З'єднуючись з вологою з повітря, хлориди утворюють соляний розчин, який перешкоджає утворенню ожеледиці. Метод дуже економічний, оскільки потрібний мінімум протиожеледних матеріалів. Проте реалізація цього методувимагає точного прогнозу про можливу появу ожеледиці за 1-2 години до початку її утворення, щоб встигнути обробити поверхню хлоридами. Для такого прогнозу розроблені прилади та сигналізатори ожеледиці, які поки що не відрізняються високою точністю. Автоматизовані системи розподілу протиожеледних матеріалів за даними сигналізаторів ожеледиці застосовуються на складних розв'язках, окремих мостах та небезпечних ділянках у зарубіжних країнах.
Важливою умовою ефективності профілактичного методу боротьби з ожеледицею є наявність машин, здатних розподіляти хлориди дуже малими дозами (близько 5-10 г/м 2 ). Для цього в СРСР розроблено розподільник з нормою розподілу 10 г/м 2 і вище.
В окремих випадках для боротьби із зимовою слизькістю застосовують тепловий спосіб двох різновидів: конвентивний, коли плавлення льоду здійснюється тепловим струменем, що обігріває поверхню покриття, та кондуктивний, коли покриття обігрівається теплоносієм, закладеним у дорожній одяг.