Состав противогололедного водного раствора для обработки поверхности дорог

Изобретение относится к получению противогололедного водного состава для обработки поверхности дорог от зимней скользкости (снежный накат, гололед, гололедица) на дорогах и улицах в городах и населенных пунктах. Состав содержит, мас.%: 20-27 хлористого кальция, 5-30 спирта этилового, 0,3-5 ингибитора коррозии (бура, или нитрит натрия, или их смесь), остальное - вода. Технический результат - повышение эффективности работы состава, увеличение коэффициента сцепления за счет уменьшения плотности, увеличение плавящей способности. 2 табл.

 

Изобретение относится к получению состава противогололедного водного раствора для обработки поверхности дорог от зимней скользкости (снежный накат, гололед, гололедица) на дорогах и улицах в городах и населенных пунктах.

Климатические особенности средней полосы обуславливают высокую актуальность борьбы с зимней скользкостью на автомобильных дорогах, мостах, тротуарах и т.д.

Наряду с традиционными механическим, тепловым, фрикционным способами набирает силу химический метод удаления снежно-ледяных образований с поверхности дорог. Для этой цели используются неорганические, реже - органические соединения; известны также смешанные композиции. В качестве основного плавящего неорганического компонента известны хлориды кальция, натрия и магния, фосфат калия и натрия, ацетаты аммония и магния, нитраты щелочноземельных металлов, сульфаты щелочных металлов и др. В качестве органических добавок используют карбамид (мочевину), одно-, двух- и трехатомные спирты, поверхностно-активные вещества.

Известен препарат для удаления льда, содержащий 5-15% мочевины, 1-5% одноатомного алифатического спирта и 60-70% полигликоля (заявка Великобритании №2027046, кл. С 09 К 3/18, 1980 г.).

Также известен способ получения и состав противогололедного материала, представляющий собой смесь соли (хлористого кальция) с гликолями (этиленгликолем) и антикоррозионными добавками (патент РФ №2196796, опубликован 20.01.2003 г.).

Однако в качестве одного из компонентов этих препаратов выступает гликоль, который является ядовитым и дорогим компонентом.

Наиболее близким к предлагаемому является состав противогололедного водного раствора для обработки поверхности дорог, содержащий хлористый кальций, мочевину, ингибитор коррозии и воду (патент РФ №2169751, кл. С 09 К 3/18, опубликован 27.06.2001).

К недостаткам этого состава следует отнести недостаточно высокий коэффициент сцепления на мелкошероховатых и среднешероховатых покрытиях из-за недостаточно низкой плотности реагента, резкое снижение плавящей способности при понижении температуры, невозможность использования при сильном снегопаде.

Изобретением решается задача расширения арсенала жидких противогололедных составов с повышенной плавящей способностью и многофункциональным диапазоном использования для работы как с толстыми, так и с тонкими слоями льда, а также во время снегопада, повышения коэффициента сцепления и безопасности дорожного движения на мелкошероховатых и среднешероховатых покрытиях за счет снижения плотности вещества.

Для достижения названного технического результата в предлагаемый состав, содержащий хлористый кальций и ингибитор коррозии, дополнительно вводят спирт этиловый, а в качестве ингибитора коррозии буру или нитрит натрия или их смесь при следующем содержании компонентов, мас.%:

Хлористый кальций	20-27
Спирт этиловый	5-30
Ингибитор коррозии	0,3-5
Вода	остальное

Отличительными признаками состава являются наличие спирта этилового и использование в качестве ингибитора коррозии буры, или нитрита натрия, или их смеси. Это позволяет снизить плотность состава, увеличить коэффициент сцепления на мелкошероховатых и крупношероховатых покрытиях, увеличить плавящую способность. Уменьшение количества этанола в составе не приводит к достаточному снижению плотности и к увеличению плавящей способности и длительности полезного действия. Увеличение количества этанола нецелесообразно по причине затруднения смешиваемости с хлоридом кальция и появления спиртового запаха, кроме того, это приводит к удорожанию реагента.

Снижение количества ингибитора коррозии приводит к недостаточному противокоррозийному воздействию на металлы и бетон. Увеличение массовой доли ингибитора нецелесообразно из-за удорожания состава.

При содержании хлорида кальция менее 20% ухудшаются плавящие свойства состава, при содержании более 27% плавящая способность не увеличивается, кроме того, происходит нежелательное повышение плотности, поэтому увеличение массовой доли хлорида кальция также не имеет смысла.

Все компоненты, входящие в состав, являются экологически чистыми, а также обеспечивают достаточную коррозионную стойкость узлов и агрегатов транспортных средств, материалов, используемых в строительстве искусственных сооружений, что является его значительным преимуществом перед известными составами.

Состав готовят следующим образом. В реактор заливают воду, добавляют буру, нитрит натрия или их смеси, хлористый кальций, перемешивают при температуре 40°С, затем добавляют этиловый спирт и снова перемешивают.

Пример. Для приготовления 100 кг (100%) состава используют 70 кг (70%) воды, 20 кг (20%) хлористого кальция (ГОСТ 450-77), добавляют 5 кг (5%) нитрита натрия (ГОСТ 19906-74) или буры (ГОСТ 8429-77) или их смеси, перемешивают, добавляют 5кг (5%) спирта этилового технического денатурированного (ГОСТ Р 51999-2002) и снова перемешивают. Полученное средство имеет следующие характеристики:

Плотность раствора при 20°С 1,24 г/м³

Температура замерзания -50°С

рН 6,7-7

Готовый состав распределяют равномерным слоем путем разбрызгивания на поверхность снежно-ледяного образования с последующим удалением рыхлой массы механическим путем. Испытания проводили при наличии ледяного образования толщиной 15-40 мм на дороге с асфальтобетонным покрытием при температуре воздуха -15°С с условным расходом 0,2-0,3 л/м².

В течение 20 минут реагент взаимодействовал со льдом, превращая его в частично оттаявшую разрыхленную снежную массу, которая легко удалялась механическим путем. Кроме того, реагент, проплавляя трещины, проникал сквозь толщу льда до асфальтобетонного основания, разрушая связь между льдом и покрытием. На участках с толщиной льда 15 мм ледяные отложения были полностью преобразованы в кашеобразную массу. На участках, где толщина льда была больше, их количество заметно снизилось, а также снизилась адгезия льда к дорожному покрытию, и оставшиеся куски льда легче удалялись.

Испытания на коррозию проводились с использованием металлических пластин (сталь СТ -3) в течение 30 суток.

Первый режим испытаний включал погружение пластин в состав на 6 часов с последующим высушиванием на воздухе в течение 18 часов ежесуточно.

Второй режим испытаний состоял в смачивании пластин составом в течение 30 секунд с последующим высушиванием в течение 1 часа при восьми циклах ежесуточно.

Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Для определения коэффициента сцепления с различными видами дорожных покрытий были проведены испытания заявленного состава и прототипа. Испытание реагентов было выполнено при помощи портативного прибора ППК-МАДИ-ВНИИ БД МВД, предназначенного для оперативного измерения коэффициента сцепления дорожных покрытий различной шероховатости, в соответствии п.6.4 «Технических указаний по устройству дорожных покрытий с шероховатой поверхностью» ВСН 38-90 и п.3.1.4. ГОСТ Р 50597-93. При скольжении резины имитатора по образцу дорожного покрытия, так же как и шины по покрытию, в первой зоне контакта резина взаимодействует со слоем состава, который под действием вертикального давления покидает контакт. При отсутствии значительной макрошероховатости время выдавливания слоя состава в значительной степени определяется его вязкостью - чем выше вязкость, тем большее время необходимо для его отжатия и тем ниже коэффициент сцепления.

Определение коэффициента сцепления проводилось при наличии на поверхности снежно-ледяной массы, содержащей реагент, поскольку распределение противогололедных материалов особенно актуально перед снегопадами и в процессе выпадения снега. При температуре воздуха -4°С снег перемешивали в емкости с составом при соотношении масс: 34% снега, 66% реагента, затем образовавшуюся снежно-водяную массу шпателем наносили на поверхность образца толщиной 7-10 мм, после чего проводили измерения. Средние значения, вычисленные по результатам пяти замеров, приведены в таблице 1.

Как видно из таблиц 1 и 2, плотность предлагаемого состава уменьшается на 3,1%, коэффициент сцепления увеличивается при температуре -4°С на 22,8% на мелкошероховатом покрытии и на 12% на среднешероховатом покрытии, а на крупношероховатом покрытии остается аналогичным с прототипом. Плавящая способность увеличивается при температурах -4, -8 и -16°С, а при -20°С плавящая способность одинакова с прототипом. Кроме того, после обработки предлагаемым составом при высыхании покрытия полностью восстанавливают свои сцепные качества.

Состав противогололедного водного раствора для обработки поверхности дорог, содержащий хлористый кальций, ингибитор коррозии, отличающийся тем, что дополнительно содержит спирт этиловый, а в качестве ингибитора коррозии содержит буру, или нитрит натрия, или их смеси при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Хлористый кальций	20-27
Спирт этиловый	5-30
Ингибитор коррозии	0,3-5
Вода	Остальное