Применение противогололедных материалов

Федеральное агентство по образованию

Санкт-Петербургский  государственный архитектурно-строительный университет 
 
 
 

Дисциплина: Экология 
 

Реферат 

     ПИМЕНЕНИЕ ПРОТИВОГОЛОЛЕДНЫХ  МАТЕРИАЛОВ. ПРОБЛЕМЫ. ПЕРЕДОВЫЕ МЕТОДЫ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Студентка группы 2 АД – 3

Е. С. Колычева

Руководитель:

И. Ю. Ниценкова  
 
 
 
 
 
 
 

Санкт-Петербург

2011

Оглавление: 

1. Введение…………………………………………………………………...3
2. Виды и свойства противогололедных материалов……….……………..5
1. Фрикционные материалы……………………………………………….. 5
2. Химические противогололедные материалы………………………….. 6
3. Противогололедные материалы и окружающая среда………………….8

     3.1. Круговорот хлористого натрия в природе……………………………...8

     3.2 Загрязнение поверхностных и  грунтовых вод………………………….10

3.3Воздействие  противогололедных материалов на  зеленые насаждения.12

4. Список литературы……………………………………………………....14

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. ВВЕДЕНИЕ 

     Расширение  сети автомобильных дорог, вызванное  постоянным ростом автомобильного парка, увеличением объема грузооборота и  перевозок пассажиров, предъявляет все более высокие требования к содержанию автомобильных дорог и улиц, а также обеспечению безопасности движения по ним. Особенно неблагоприятные условия для движения автомобилей возникают в зимний период, когда на покрытии автомобильных дорог образуются снежно-ледяные отложения.

     Основной  задачей зимнего содержания автомобильных  дорог является проведение комплекса  мероприятий по обеспечению бесперебойного и безопасного дорожного движения на автомобильных дорогах и улицах, включая очистку дорог от снега и борьбу с зимней скользкостью. Решение этой задачи в России достигается путем проведения различных работ по содержанию проезжей части дорог и улиц в состоянии, удовлетворяющем требованиям ГОСТ Р 50597-93 «Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения».

     Появление на дорожных покрытиях снежно-ледяных  отложений в зимних условиях является неизбежным природным явлением, которое  во многих регионах наблюдается в  течение 2 - 4 месяцев, а в отдельных регионах доходит до 6 - 8 месяцев в году. На скользких дорогах снижаются скорость движения и производительность транспортных средств, увеличиваются себестоимость перевозок и количество ДТП. Улучшение транспортно-эксплуатационного состояния автомобильных дорог и улиц достигается двумя методами: предварительной обработкой покрытий антигололедными средствами, предотвращающими образование снежно-ледяных отложений, и/или повышением сцепных качеств образовавшихся на проезжей части дорожных одежд снежно-ледяных отложений за счет создания шероховатой поверхности фрикционными или комбинированными противогололедными материалами.

     Основным  способом борьбы с зимней скользкостью на автомобильных дорогах общего пользования в России пока остается фрикционный (комбинированный). Удельный вес применения фрикционных материалов составляет 94,3 % [1]. Однако анализ зарубежного опыта показал, что в последние годы все шире применяются различные химические материалы для борьбы с зимней скользкостью на дорогах и городских улицах. Так, в США используют около 10 млн. т хлористого натрия и 300 тыс. т хлористого кальция, во Франции - 1,2 млн. т, в Англии - 1,5 млн. т, в Дании - до 400 тыс. т, в Финляндии - до 150 тыс. т хлоридов и т.д. За последние годы для борьбы с зимней скользкостью стали применять наряду с хлористыми солями, экологически безопасные противогололедные материалы на основе ацетатов и формиатов, что значительно расширяет область применения химического способа. 

     Установлено, что использование химических противогололедных  материалов снижает затраты на зимнее содержание автомобильных дорог, улучшает состояние покрытий и повышает безопасность дорожного движения. В России, принимая во внимание многолетний зарубежный и отечественный положительный опыт, в 2005 г. была разработана концепция по переводу ряда дорожных хозяйств на химический способ борьбы с зимней скользкостью. Цель этого мероприятия - повышение эффективности использования бюджетных средств, выделяемых на зимнее содержание федеральных автомобильных дорог России. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. ВИДЫ И СВОЙСТВА ПРОТИВОГОЛОЛЕДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

2.1. ФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ 

     С появлением на автомобильных дорогах  транспортных средств возникла необходимость  борьбы с зимней скользкостью. Основным и единственным способом борьбы с зимней скользкостью долгое время во многих странах оставался фрикционный, позволяющий повысить шероховатость поверхности зимних дорог путем применения различных природных или искусственных абразивных материалов. К таким материалам относят широко распространенные природные пески, отсевы дробления, шлаки и другие подобные материалы. Эти материалы используются и в настоящее время на автомобильных дорогах, содержащихся в зимний период с уплотненным снежным покровом и на автозимниках.

     Особую  пользу абразивы приносят на заснеженной дороге в условиях низких температур, когда химические материалы теряют свою активность и их применение становится неэффективным.

     Основным  преимуществом фрикционных материалов является мгновенное повышение шероховатости  снежно-ледяных отложений. Исследованиями, проведенными в России [12], установлено, что наилучший эффект при борьбе с зимней скользкостью достигается при применении карьерного песка и высевок с размером зерен 2 - 3 мм (но не более 8 мм). Эффективность фрикционных материалов снижается при наличии в них глинистых или илистых частиц, загрязняющих автомобильную дорогу и повышающих ее скользкость.

     Наряду  с этим фрикционный способ борьбы с зимней скользкостью имеет ряд  других недостатков. Одним из них  является слабое закрепление ПГМ на покрытии. Установлено, что через 15 - 20 мин после россыпи песка коэффициент сцепления колеса автомобиля со скользким покрытием дороги становится таким же, каким он был до его обработки. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.2. ХИМИЧЕСКИЕ ПРОТИВОГОЛОЛЕДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ 

     Химические  противогололедные материалы (реагенты) применяют в твердом, жидком и  смоченном виде.Сырьем для получения  этих материалов чаще всего являются природные источники галита (NaCl), бишофита (MgCl2·6Н2О), карналлита (КО MgCl2·6Н2О) или отходы химической, пищевой промышленности, а также минеральных удобрений. К наиболее распространенным отходам этого класса относятся сильвинитовые отвалы, образующиеся при получении калийных удобрений, и «белые моря» - при содовом производстве. В первом случае путем обогащения получают ПГМ на основе NaCl, во втором - на основе СаС12. 

По химическому  составу ПГМ делят на четыре основных подгруппы: 

- первая - хлоридная; 

- вторая - ацетатно-формиатная; 

- третья - карбамидная; 

- четвертая - нитратная. 

Химические ПГМ, применяемые для борьбы с зимней скользкостью на автомобильных дорогах и городских улицах, должны выполнять следующие основные функции: 

- понижать температуру  замерзания воды; 

- ускорять плавление  снежно-ледяных отложений на дорожных  покрытиях; 

- проникать сквозь слои снега и льда, разрушая межкристаллические связи, и снижать силы их смерзания с дорожным покрытием; 

- не работать  как «смазка» на дорожном покрытии, особенно при использовании ПГМ  в виде растворов; 

- быть технологичным  при хранении, транспортировке и применении; 

- не увеличивать  экологическую нагрузку на окружающую  природную среду и не оказывать  токсического действия на человека  и животных; 

- не оказывать  коррозионного влияния на металл, цементобетон, кожу, резину. 

     За  рубежом за последние годы широкое распространение находят материалы на ацетатной основе. Одним из представителей этой группы является СМА ([CaMg2(CH3COO)2]6 торговая марка Cryotech, USA).

В настоящее  время СМА используется во многих странах мира при решении вопросов защиты окружающей среды и проблем, связанных с коррозией металла и шелушением цементобетона. СМА представляет собой гранулированный кальций-магниевый ацетат, распределяемый по покрытию подобно другим противогололедным средствам [15]. Первично этот материал имел форму шарообразных гранул. Но в настоящее время более похож на дорожную соль, жесткие угловатые частицы которого наиболее вероятно останутся на том месте, где он был распределен. Хотя СМА выглядит как соль, этот материал имеет уникальные эксплуатационные характеристики. 

Преимущества  СМА следующие: 

- слабая коррозия - почти такая же агрессивность,  как у водопроводной воды; 

- безопасен для  цементобетона - не больше повреждений,  чем от воды; 

- отличный ингибитор  - снижает коррозию от воздействия  хлоридов; 

- безопасен для окружающей среды - низкая токсичность и способность к биологическому разложению; 

- последствие  - требует гораздо меньшего количества  распределения; 

- многоцелевой - используется в чистом виде, с солью, с песком или в  жидком виде. 
 

     СМА успешно используется с 1986 г. для борьбы со снегом и льдом. Этот материал значительно эффективней дорожной соли. Эффективность обычно улучшается под действием движения транспортных средств и солнечной радиации. Но так как в СМА основным материалом является ацетат, а не хлорид, он имеет улучшенные эксплуатационные характеристики. При перемешивании со снегом СМА не дает возможности снежным частицам прилипать друг к другу или к покрытию. Он не образует растекающегося рассола подобно соли (NaCl), а сохраняет снег более легким и более сухим, улучшающим сцепление. СМА, нанесенный на покрытие до снегопада, предупреждает образование уплотненного снега и сцепление льда с дорожным покрытием, так что снег и лед могут счищаться гораздо легче с покрытия снегоочистителем, дорожной щеткой или лопатой.

Так как СМА  не образует текучего рассола, он не стекает  с покрытия подобно другим противогололедным  средствам, следовательно, во время  снегопада и между снегопадами  требуется меньший расход СМА.

3. ПРОТИВОГОЛОЛЕДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

3.1. КРУГОВОРОТ ХЛОРИСТОГО НАТРИЯ В ПРИРОДЕ 

     С расширением сети дорог и увеличением  интенсивности движения возрастает экологическая нагрузка на окружающую среду. По этой причине с начала 70-х  годов прошлого столетия предметом  общественных дискуссий в Германии стали вопросы влияния автодорожного комплекса на окружающую среду.

     Противогололедные материалы являются одним из многочисленных потенциальных факторов влияния  на окружающую среду. С одной стороны, применение противогололедных материалов вызывает изменение экосистемы. Но, с другой стороны, прошедшие десятилетия показали, что для высокоразвитой экономической системы и высокого уровня жизни требуется безопасность транспортных сообщений. Это явилось основанием для применения солей службой зимнего содержания дорог и проведения исследований их влияния на окружающую среду.

Основной задачей  исследований в этой области является не только изучение накопления солей  в водоемах, почвах и растениях, но и определение предельно допустимых норм ПГМ на угнетение растений, засоление почв и водоемов.