Автоматические противогололедные системы система предупреждения обледенения дорожных покрытий автоматическим распределением жидких реагентов. Способ и устройство для проведения противогололедной обработки дорожных и аэродромных покрытий Приложение АТехнич

Разумов Ю.В. доцент кафедры "Дорожно-Строительных Машин"

1. Распределители противогололедных средств.

Машины для борьбы с гололедом бывают с механическим, физико-термическим и химическим способом воздействия на гололед. При содержании дорожных покрытий применяют в основном распределители противогололедных материалов с химическим воздействием на гололед, т. е. распределители по поверхности покрытия песка, хлоридов, реагентов и др. Специальное оборудование этих машин состоит из кузова для технологических материалов, скребкового конвейера, распределительного устройства, привода и гидросистемы. Распределители часто оснащают дополнительным оборудованием: щеточным устройством и снежным плугом, конструкция которых аналогична оборудованию подметально-уборочных машин.

Рабочее оборудование распределителя монтируют на базе грузовых автомобилей (рис.2.9.). На автомобиль устанавливают специальный кузов-бункер сварной конструкции объемом 2,2÷3,0 м3. Боковые, передняя и иногда задняя стенки кузова расположены под углом для лучшего перемещения песка вниз к конвейеру и далее к распределительному устройству. В днище кузова расположен скребковый конвейер, ведомый вал и механизм натяжения которого смонтированы в передней части кузова. Скребковый конвейер служит для подачи материала к распределительному устройству, установленному в задней части кузова. Задний борт машины имеет отверстие для выхода скребкового конвейера, с которого материал поступает в направляющую воронку. Из воронки противогололедный материал поступает в распределительное устройство, как правило, дискового типа. Диск вращается с частотой 1,7÷8 об/мин, и под действием центробежных сил материал веером рассеивается по покрытию. Ширина полосы распределения материала составляет 4÷8 м. Привод рабочего оборудования машины бывает механический или гидравлический. В механическом приводе крутящий момент передается от основного автомобильного двигателя через коробку отбора мощности, карданные передачи, цепные и зубчатые редукторы к ведущему валу скребкового конвейера, распределительного диска и щеточного устройства.

В машинах с гидравлическим приводом крутящий момент от двигателя автомобиля передается на гидросистему, приводящую в движение скребковый конвейер и диск. Гидропривод обеспечивает возможность плавного бесступенчатого изменения скорости скребкового конвейера и частоты вращения распределительного диска, что позволяет устанавливать необходимую плотность распределения материалов (30÷500 г/м3) и ширину обработки покрытия без изменения скорости движения автомобиля. В последнее время для борьбы с гололедом все более широкое применение находят жидкие реагенты. Для распределения жидких противогололедных материалов могут быть использованы поливочно-моечные машины или специальные распределители. Производительность пескоразбрасывателей определяют так же, как и самоходных машин непрерывного действия, с учетом потерь на загрузку кузова противогололедным материалом, переезд машины в загруженном и разгруженном состоянии и другие вспомогательные операции. Средняя производительность машин для распределения противогололедных материалов составляет 20÷90 тыс. м/ч. Применение пескоразбрасывателей на аэродромах крайне нежелательно. Особенно это противопоказано на аэродромах, где эксплуатируют самолеты с турбореактивными двигателями. Применение таких машин в аэропортах следует ограничить подъездными дорогами. Для удаления гололедной пленки и снежно-ледяного наката, образующихся на поверхности покрытий, применяют тепловые машины. Принцип работы тепловых машин заключается в воздействии на обледенелое покрытие с помощью высокотемпературного скоростного потока продуктов сгорания топливовоздушной смеси, поступающей из турбореактивного двигателя, установленного на специальной раме автомобиля. Для повышения эффективности процесса удаления льда с покрытия на ряде тепловых машин устанавливают дополнительно источники инфракрасного излучения. Лед прозрачен для инфракрасных лучей. Поэтому инфракрасное излучение, генерируемое излучателем, свободно проходит через слой льда к граничной поверхности покрытия, которая, будучи непрозрачной, поглощает лучи и нагревается. Тепло от поверхности покрытия в свою очередь передается к пограничному слою льда, что приводит к подплавлению последнего и к полному ослаблению сил, связывающих лед с покрытием. Газовоздушная струя вследствие аэродинамического напора взламывает подтаявший лед и уносит его за пределы покрытия. Производительность тепловых машин рассчитывают аналогично производительности снегоочистителей.

Методические рекомендации по применению экологически чистых антигололедных материалов и технологий при содержании мостовых сооружений

ОДМ 218.5.006-2008

Утверждены
распоряжением Росавтодора
от 10.09.2008 № 383-р

Москва 2009

В целях реализации в дорожном хозяйстве основных положений Федерального закона от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ "О техническом регулировании" и обеспечения дорожных организаций методическими рекомендациями о возможности применения новых экологически чистых антигололедных материалов и технологий для борьбы с зимней скользкостью на покрытиях мостовых сооружений:

1. Структурным подразделениям центрального аппарата Росавтодора, федеральным управлениям автомобильных дорог, управлениям автомобильных магистралей и межрегиональным дирекциям по дорожному строительству автомобильных дорог федерального значения рекомендовать к применению с 1 сентября 2008 г. прилагаемый ОДМ 218.5.006-2008 "Методические рекомендации по применению экологически чистых антигололедных материалов и технологий при содержании мостовых сооружений" (далее - ОДМ 218.5.006-2008).

2. Территориальным органам управления дорожным хозяйством субъектов Российской Федерации рекомендовать к применению с 1 сентября 2008 г. ОДМ 218.5.006-2008.

3. Управлению делами (Блинова С.М.) в установленном порядке обеспечить издание ОДМ 218.5.006-2008 и направить его в подразделения и организации, упомянутые в п. 1 настоящего распоряжения.

4. Контроль за исполнением настоящего распоряжения возложить на заместителя руководителя С.Е. Полещука.

Руководитель О.В. Белозеров

Предисловие

1. РАЗРАБОТАН: Федеральным государственным унитарным предприятием «РОСДОРНИИ». Методический документ разработан в соответствии с пунктом 3 статьи 4 Федерального закона от 27.12.2002 № 184-ФЗ «О техническом регулировании» - и является актом рекомендательного характера в дорожном хозяйстве.

2. ВНЕСЕН: Управлением эксплуатации и сохранности автомобильных дорог Федерального дорожного агентства.

3. ИЗДАН: На основании распоряжения Федерального дорожного агентства от 10 сентября 2008 г. № 383-р.

Раздел 1. Область применения

Отраслевой дорожный методический документ "Методические рекомендации по применению экологически чистых антигололедных материалов и технологий при содержании мостовых сооружений" является актом рекомендательного характера и разработан в качестве дополнений к "Руководству по борьбе с зимней скользкостью на автомобильных дорогах" (ОДМ 218.3.023-2003).

Методические рекомендации содержат перечень противогололедных материалов, возможных к применению для борьбы с зимней скользкостью на автомобильных мостах и других искусственных сооружениях, раскрывают особенности эксплуатации автодорожных мостов в зимних условиях, требования к ПГМ и нормы их распределения, а также необходимые мероприятия по коррозионной защите конструктивных элементов мостов и обеспечению антигололедного состояния дорожных покрытий на искусственных сооружениях.

Положения, изложенные в документе, рекомендуется использовать при зимнем содержании и ремонте автодорожных мостов.

Раздел 2. Нормативные ссылки

В настоящем методическом документе использованы ссылки на следующие документы:

При интенсивности >3000 авт./сутки - 4 часа,

При интенсивности 1000-3000 авт./сутки - 5 часов,

При интенсивности <1000 авт./сутки - 6 часов,

е) Рыхлый (уплотненный) снег на тротуарах в населенных пунктах после снегоочистки не должен превышать 5 (3 см). Срок очистки тротуаров в населенных пунктах не более 1 суток.

ж) Не допускаются не посыпанные фрикционным материалом тротуары в населенных пунктах. Нормативное время посыпки после окончания снегопада в местах с интенсивностью движения пешеходов:

Св. 250 чел./ч не более 1 ч

100-250 чел./ч не более 2 ч

До 100 чел./ч не более 3 ч

з) Не допускается наличие противогололедных материалов на ограждениях и перилах.

и) Не допускаются засорение лотков водоотводных трубок и окон в тротуарных блоках.

к) Рыхлый (талый) снег на проезжей части допускается толщиной не более 1 (2) см для А1, А2, A3, Б; 2 (4) см для дорог Б2.

Нормативная ширина очистки 100 %.

л) Срок ликвидации зимней скользкости с момента образования (и уборки снега с момента окончания снегопада) до полного устранения, не более 3 (4) ч для А1, А2, A3; 4 (5) ч для В; 8-12 ч для Г1; 10 (16) ч для Г2.

м) Снежный накат не допускается на А1, А2, A3, Б; и допускается до 4 см для В, Г1; до 6 см для Г2 при интенсивном движении не более 1500 авт./сут.

н) Основные требования к состоянию дорожного покрытия на искусственных сооружениях в зимних условиях приведены в Руководстве по оценке уровня содержания автомобильных дорог. М. 2003.

Раздел 7. Борьба с зимней скользкостью на мостовых сооружениях

а) Мероприятия по предотвращению и ликвидации зимней скользкости на мостовых сооружениях включают:

Профилактическую обработку покрытий химическими противогололедными материалами;

Ликвидацию образовавшегося ледяного или снежно-ледяного слоя химическими противогололедными материалами и/или специальной дорожной техникой;

Повышение шероховатости проезжей части путем распределения фрикционных материалов (песок, высевки, щебень, шлак);

Устройство специальных покрытий с антигололедными свойствами.

б) Для повышения эффективности борьбы с зимней скользкостью проводят мероприятия по:

Устройству автоматических систем распределения жидких ПГМ и антигололедных покрытий на особо ответственных искусственных сооружениях.

Повседневному обеспечению метеорологическими данными для своевременной организации борьбы с зимней скользкостью, особенно при профилактической обработке покрытий, на искусственных сооружениях путем создания системы дорожных метеостанций (постов).

в) С целью предупреждения образования снежно-ледяных отложений распределение ПГМ производят или превентивно (основываясь на метеопрогнозе) или непосредственно с момента начала снегопада (для предупреждения снежного наката).

г) Распределение ПГМ во время снегопадов позволяет сохранить выпадающий снег в рыхлом состоянии.

После прекращения снегопада образовавшуюся на дороге снежную массу удаляют с проезжей части последовательными проходами плужно-щеточных снегоочистителей.

д) Химические реагенты, для борьбы с зимней скользкостью на мостовых сооружениях используют только экологически безопасные. К экологически безопасным относятся ПГМ, выпускаемые на основе ацетатов, формиатов, карбамидов и других безхлорных реагентов.

е) После разрыхления наката (вследствие частичного плавления и воздействия колес автотранспорта) обычно в течение 2-3 часов рыхлую водо-снежную массу (шугу) убирают последовательными проходами плужно-щеточных снегоочистителей.

ж) При образовании на покрытии стекловидного льда (наиболее опасного вида зимней скользкости) работы по его ликвидации состоят в распределении химического ПГМ, интервала (выдержка) до полного таяния льда, очистке и уборке проезжей части от образовавшегося раствора или шуги (при необходимости).

з) При фрикционном способе борьбы с зимней скользкостью на мостах применяют песок, каменные высевки, щебень и шлак в соответствии с требованиями ОДН 218.2.028-2003 .

и) Противогололедные материалы распределяют равномерно по поверхности покрытий в соответствии с необходимыми нормами распределения, указанными в таблице 1.

Таблица 1. Ориентировочные нормы химических противогололедных материалов на проезжей части мостовых сооружениях (г/м 2).

Группа ПГМ	Рыхлый снег или накат при, t °C						Стекловидный лед, t °С
Жидкие, г/м 2
Ацетатная
Формиатная
Нитратная
Комплексная

В настоящее время отечественная промышленность выпускает противогололедные материалы в жидком виде на ацетатной основе типа "Нордвэй" (ТУ 2149-005-59586231-2006), на формиатной основе - типа "ФК" (ТУ 2149-064-58856807-05); в твердом виде на нитратно-карбамидном сырье типа "НКММ" (ТУ 2149-051-761643-98) и "АНС" (ТУ У-6-13441912.001-97). К комплексной группе относятся многокомпонентные ПГМ состоящие из нескольких солей, основным представителем которой является "Биодор" марки "Мосты", выпускаемый по ТУ 2149-001-93988694-06.

к) Нормы распределения фрикционных материалов назначают в зависимости от интенсивности движения:

- <100 авт./сут-100 г/м 2

500 авт./сут-150 г/м 2

750 авт./сут-200 г/м 2

1000 авт./сут-250 г/м 2

1500 авт./сут-300 г/м 2

- >2000 авт./сут-400 г/м 2

л) Распределение жидких и твердых ПГМ осуществляется дорожными машинами, оснащенными автоматическими специальными распределителями и бортовыми компьютерами, характеристика которых приведена в .

м) С целью повышения эффективности использования жидких противогололедных материалов все шире применяются стационарные автоматические системы распределения, оснащенные метеостанцией и дорожным датчиком (типа "СОПО").

Автоматические системы обладают неоспоримыми техническими преимуществами перед традиционными распределителями по следующим характеристикам:

Повышение безопасности дорожного движения в зимний период за счет резкого сокращения интервала времени (от момента оповещения до момента распределения) для обработки покрытия ПГМ;

Автоматический контроль за состоянием дорожного покрытия и количеством ПГМ на поверхности проезжей части;

Отсутствие на проезжей части сооружения распределительной и снегоуборочной техники, снижающих пропускную способность и, как следствие, уменьшающих количество вредных выбросов в окружающую среду;

Снижение используемого количества реагента за счет применения профилактической обработки покрытия, что предотвращает образование снежного наката или льда;

Сокращение выброса реагента на прилегающие территории за счет оптимальной дозированной нормы распределения в автоматическом режиме.

Раздел 8. Требования к противогололедным материалам, применяемым на мостовых сооружениях

а) Противогололедные материалы, предназначенные для борьбы с зимней скользкостью, должны удовлетворять настоящим требованиям и соответствовать условиям их применения (температура воздуха, количество осадков, состояние покрытия и т.д.).

б) На мостовых сооружениях предпочтение отдают ПГМ на основе ацетатов (уксуснокислые соли), формиатов (соли муравьиной кислоты) и нитратов (азотнокислые соли). В настоящее время отечественная химическая промышленность начала выпуск комплексных ПГМ для мостовых сооружений. При применении других ПГМ конструктивные элементы мостов должны быть защищены антикоррозионными покрытиями. Классификация ПГМ, применяемых для борьбы с зимней скользкостью на мостовых сооружениях, приведена на рисунке 1.

Рис. 1 Классификация противогололедных материалов для борьбы с зимней скользкостью на искусственных сооружениях

в) Химические ПГМ, применяемые для борьбы с зимней скользкостью, должны выполнять следующие 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 смерзания с дорожным покрытием;

Не увеличивать скользкость дорожного покрытия, особенно при использовании ПГМ в виде растворов;

Быть технологичными при хранении, транспортировке и применении;

Не увеличивать экологическую нагрузку на окружающую природную среду и не оказывать токсичного действия на человека и животных;

Не вызывать увеличения агрессивного воздействия на металл, бетон, кожу и резину;

г) Свойства химических ПГМ оценивают по ряду показателей, объединенных в четыре группы: органолептические, физико-химические, технологические и экологические, основные требования которых приведены в таблице 2.

Таблица 2. Требования к химическим противогололедным материалам, применяемым для борьбы с зимней скользкостью на мостовых сооружениях.

Наименование показателей	Норма
	Твердые	Жидкие
Органолептические :
1. Состояние	Гранулы, кристаллы, чешуйки	Водный раствор без механических включений, осадка и взвеси
2. Цвет	От белого до светло-серого (допускается светло-коричневый, светло-розовый)	Светлый, прозрачный (допускается со слабой окраской желтого или голубого цвета)
3. Запах		Отсутствует (для населенных пунктов)
Физико-химические :
4. Зерновой состав, %
Массовая доля частиц размером:
Св. 10 мм	Не допускается
Св. 5 мм до 10 мм вкл., не более
Св. 1 мм до 5 мм вкл., не менее
1 мм и менее, не более
5. Массовая доля растворимых солей (концентрация), %, не менее
6. Температура начала кристаллизации, °С, не выше
7. Влажность %, не более
8. Массовая доля нерастворимых в воде веществ, %, не более
9. Водородный показатель, ед. рН
10. Плотность, г/см 2	0,8-1,15	1,1-1,3
Технологические:
11. Плавящая способность, г/г, не менее
12. Гигроскопичность, %/сут	10-50
13. Показатель скользкости, не более
Экологические :
14. Удельная эффективная активность естественных радионуклидов для автодорожных мостов, Бк/кг, не более
В населенных пунктах
Для внегородских условий	1500	1500
15. Коррозионная активность на металл (Ст. 3) мг/см 2 сут, не более
16. Показатель агрессивности на цементобетон, г/см 3 , не более	0,07	0,07

д) Фрикционные ПГМ должны:

Повышать шероховатость снежно-ледяных отложений на покрытиях для обеспечения безопасности движения;

Иметь высокие физико-механические свойства, препятствующие разрушению, износу, дроблению и шлифованию ПГМ;

Обладать свойствами, препятствующими увеличению запыленности воздуха и загрязнения.

е) Свойства фрикционных ПГМ оценивают по следующим показателям: тип, внешний вид, цвет, зерновой состав, количество пылеватых и глинистых частиц, плотность. Требования к фрикционным материалам приведены в таблице 3.

Таблица 3. Требования к фрикционным противогололедным материалам, применяемым для борьбы с зимней скользкостью на мостовых сооружениях.

Наименование показателей	Норма
	Песок	Отсев
1. Зерновой состав, %
Массовая доля частиц отсева размером:
Св. 10 мм		Не допускается
Св. 5 мм до 10 мм не более
Св. 1 мм до 5 мм, не менее
1 мм и менее, не более
2. Модуль крупности	2,0-3,5
3. Массовая доля пылевидных и глинистых частиц, %, не более
4. Массовая доля глины в комках %, не более	0,35	Не допускается
5. Марка по прочности, не менее
6. Влажность, %, не более
7. Удельная эффективная активность естественных радионуклидов для автодорожных мостов, Бк/кг, не более
В населенных пунктах
Для внегородских условий	1500	1500

ж) Основным отличием химических противогололедных материалов, применяемых на искусственных сооружениях, является отсутствие агрессивного воздействия их на металлические и бетонные конструктивные элементы. В связи с этим при входном контроле и сертификационных испытаниях, а также по требованию заказчика осуществляют оценку, поставляемых ПГМ, в том числе коррозионную активность на металл и бетон по методикам, приведенным в .

Раздел 9. Специальные покрытия с антигололедными свойствами

На специальных покрытиях с антигололедными свойствами снижается адгезия снежно-ледяных отложений к покрытиям, происходит растапливание тонких слоев льда, сокращается количество ПГМ, уменьшается время гололедоопасности в переходный осенне-зимний период, снижается коррозионное воздействие на транспортные средства и негативное экологическое воздействие.

а) Специальные покрытия с антигололедными свойствами устраивают путем введения антигололедных добавок в количестве 0,5-2 % двумя способами:

Введение в смесь при перемешивании на асфальтобетонных заводах;

Введение добавок в процессе укладки асфальтобетона под укладчик во время перемешивания шнеком.

б) Покрытие с антигололедными свойствами можно устраивать с добавлением резиновой крошки размером 2-3 мм в количестве 3-4 % от минеральной части смеси.

в) На мостах возможно устройство асфальтобетонного покрытия с улучшенными теплотехническими свойствами за счет применения заполнителей с большей теплоемкостью (шлак, перлит и др.), которые уменьшают время гололедоопасности, особенно в переходный период.

г) В качестве антигололедных добавок можно применять хлорид кальция (не более 0,5 %), нитрат кальция или магния (до 2 %), ацетаты кальция, магния и калия.

В качестве противодеформационной добавки рекомендуются фториды аммония и натрия. Лучшим является двухкомпонентный состав: реагенты + фторид в соотношении 4:1. Компоненты вводят в смеситель до введения битума, т.е. при перемешивании минеральных материалов.

д) Добавки можно вводить в чистом виде, в виде добавки к минеральному порошку или путем пропитки заполнителей асфальтобетона антигололедными реагентами.

е) Наличие ПГМ в асфальтобетоне способствует появлению противогололедного незамерзающего раствора на покрытии, снижающего сцепление снежно-ледяных образований с покрытием и предупреждающего обледенение покрытий. Пленка раствора образуется за счет выхода ПГМ из асфальтобетона, благодаря его капиллярно-пористой структуре (воздушная прослойка).

Действие этого метода эффективно от 0°С до минус 5°С.

Раздел 10. Охрана природной среды

а) Основной задачей охраны природной среды при зимнем содержании мостовых сооружений является максимально возможное снижение ущерба, наносимого природной среде за счет применения экологически безопасных материалов и технологий, а также выполнения системы природоохранных мероприятий.

б) При зимнем содержании мостовых сооружений необходимо:

Обеспечить сохранение растительности и животного мира;

Осуществить защиту поверхностных вод от загрязнения вредными ПГМ.

в) Все мероприятия, связанные с водными ресурсами (реки, озера и др.) осуществляются с соблюдением "Водного кодекса РФ ", "Положения об охране рыбных запасов и регулирования рыболовства в водоемах РФ", "Правил охраны поверхностных вод от загрязнения".

г) При борьбе с зимней скользкостью на мостах предпочтение следует отдавать профилактическому способу.

д) Экологическая безопасность достигается за счет правильного выбора сертифицированных ПГМ, исполнения технологических регламентов, соблюдения производственной дисциплины, организационных мероприятий и технических решений.

Раздел 11. Защита автодорожных мостов

На автодорожных мостах наибольшей коррозией подвержены элементы, находящиеся в непосредственной близости от поверхности проезжей части, которые подвержены воздействию в зимний период химических противогололедных материалов (деформационные швы, тротуарные блоки, водоотводные устройства, перила, ограждения и др.).

а) Источниками коррозионного воздействия при эксплуатации мостов в зимнее время являются:

Периодическое увлажнение всех металлоконструкций атмосферными осадками - дождем, снегом, туманом, росой;

Применение, антигололедных материалов содержащих агрессивные соединения;

Применение песка и других фрикционных материалов, вызывающих абразивное воздействие на конструктивные элементы мостовых сооружений.

б) Защиту металлоконструкций мостов следует осуществлять:

Лакокрасочными покрытиями;

Комбинированными металлизационно-лакокрасочными покрытиями.

в) Противокоррозионные защитные покрытия должны отвечать следующим основным требованиям:

Надежно защищать от коррозии поверхности в рабочем интервале температур от +70°С до минус 60°С при воздействии атмосферно-климатических факторов и агрессивности окружающей среды;

Обладать высокими физико-механическими свойствами: адгезией, твердостью, прочностью пленок при ударе и эластичностью при изгибе, абразивостойкостью, особенно при низких температурах. Покрытия не должны растрескиваться и отслаиваться;

Отличаться химической стойкостью к агрессивным средам, действию хлоридов, кислот, сернистых газов и др.;

Покрытия должны обладать высокой влагостойкостью.

г) Для повышения долговечности противокоррозионных покрытий необходимы следующие мероприятия:

Своевременная частичная ремонтная окраска поверхностей на участках с поврежденным покрытием;

Замена лакокрасочного покрытия.

д) Технологический процесс окраски включает:

Подготовку поверхности;

Заделку щелей и герметизацию неплотностей (при необходимости);

Грунтование поверхности металла;

Окрашивание покрывными лакокрасочными материалами в соответствии с принятыми системами покрытия;

Сушку каждого слоя покрытия;

Контроль качества на каждом этапе производства работ, а также всего покрытия в целом.

е) Приготовление рабочих составов лакокрасочных материалов заключается в выполнении следующих операций:

Перемешивание лакокрасочных материалов до однородной консистенции;

Добавлении отвердителя (для двухкомпонентных материалов);

Введении растворителя (разбавителя) с учетом выбранного метода нанесения;

Фильтровании лакокрасочных материалов (при необходимости).

ж) Все операции по выполнению технологического окрашивания должны производиться при температуре воздуха от 5 до 30°С, относительной влажности воздуха не более 80%, при отсутствии осадков, тумана, росы и воздействии агрессивных агентов.

з) Нанесение лакокрасочных материалов, как правило, необходимо производить распылением.

и) При защите металлоконструкций с применением металлизации покрытие наносится сразу после подготовки поверхности при влажности воздуха не более 85%.

к) Для нанесения покрытия могут использоваться газопламенные и электродуговые установки, а также электрометаллизаторы.

л) Окраска металлизационного слоя лакокрасочным материалом производится сразу после металлизации непосредственно по металлизационному слою без какой-либо подготовки поверхности.

м) Контроль за качеством производства работ по защите от коррозии металлических конструкций моста осуществляют на всех стадиях технологического процесса.

н) Подробные технологии и характеристики лакокрасочных материалов приведены в Руководстве по защите металлоконструкций от коррозии и ремонту лакокрасочных покрытий металлических пролетных строений эксплуатируемых автодорожных мостов. М. 2003.

о) Защиту железобетонных автодорожных мостов осуществляют двумя способами:

Гидрофобизацией бетонной поверхности;

Нанесением лакокрасочного покрытия.

п) Гидрофобизацию осуществляют кремнийорганическими жидкостями.

р) Для покрытий применяют акриловые и перхлорвиниловые краски и эмали.

Приложение А
Техническая характеристика распределителей противогололедных материалов

№№ п. п.	Наименование и местонахождение завода-изготовителя	Марка машины	Базовое шасси	Монтаж обору- дования	Вместимость кузова, м 3	Ширина распре- деления, м	Плот- ность распре- деления, г/м 2	Скорость до км/ч		Дополните- льное оборудова- ние для зимнего содержания
								Транс- портная	рабочая
	ОАО "Амурдормаш" Амурская обл., п. ?	ЭД-403Д-01	ЗИЛ-431412	Стацио- нарно-съемная	3,25	4,0-10,6	25-940			Передний отвал, средняя щетка
		ЭД-242	KAMA 3-55111, 65111	Навесная к кузову самосвала (0,7 м 3)	6,6; 8,2	4,0-6,0	100-400			Передний скоростной отвал
	Саратовский завод дорожно-?	4906	ЗИЛ-4331	Стацио- нарно-съемная	3,25	до 8,5	50-1000			Передний отвал
		ДМ-32, ДМ-32М	ЗИЛ-431410
		ДМ-1, ДМ-28-10, ДМ-6м-30	КAMA3-55111, МАЗ-5551, 3ИЛ-4520	Быстро- съемная в кузове а/м			25-500			Передний скоростной отвал
		ДМ-34, ДМ-39	МАЗ-5334, КАМАЗ-5320	Стацио- нарно-съемная			50-1000			Передний, средний и боковой скоростные отвалы (на КАМАЗ)
		ДМ-6м, ДМ-38, ДМ-41	КАМАЗ-5320, ЗИЛ-133 ТЯ, Т40, КАМАЗ-55111	Быстро- съемная в кузове а/м			25-500			Передний скоростной отвал
	ЗАО "Смоленский автоагрегатный завод"	МДК-433362-00, 01, 05, 06	ЗИЛ-433362	Стацио- нарно-съемная		3,0-9,0	10-400			Передний отвал, щетка
		МДК-133 Г4-81	ЗИЛ-133 Г4			4,0-9,0	25-400			Передний отвал, скоростной отвал, боковой отвал, щетка
		МДК-5337 -00, 01, 05, 06	МАЗ-533700			3,0-9,0	10-400			Передний отвал, щетка
	ОАО "Комплексные дорожные машины" г.	КДМ-130В, ЭД-226	ЗИЛ-433362, ЗИЛ-433102	Стацио- нарно-съемная	3,25	4,0-10,0	25-500			Передний отвал, щетка
		ЭД-224	МАЗ-5337			4,0-12,0	10-500
		ЭЛ-403, ЭД-410	ЗИЛ-133 Г4, Д4				25-500
		ЭД-405, ЭД-405А	КАМАЗ-53213, КАМАЗ-55111				10-500
		ЭД-243 (оборудова­ние фирмы "Щмидт" Германия)	МАЗ-63039			2,0-12,0	5-500			Передний, боковой отвал, щетка
	ОАО "Новосибирский завод дорожных машин" г.	ЭД-242	Самосвалы семейства ЗИЛ, КАМАЗ, УРАЛ	навесная к кузову самосвала (0,7 м 3)	3,25; 5,6; 6,2	4,0-6,0	100-400			Передний отвал, скоростной отвал
		ЭД-240	ЗИЛ-433362, ЗИЛ-133 Г4, КАМАЗ-55111	Стацио- нарно-съемная		4,0-10,6	25-500			Передний отвал, скоростной отвал, щетка
	ОАО НПО "Росдормаш" Московская обл., г. Mамонтовка	КО-713М, КО-713-02М	ЗИЛ-433362, ЗИЛ-433360	Стацио- нарно-съемная	3,25	4,0-10,0	25-500			Передний отвал, щетка
	ОАО "Севдормаш" Архангельская обл., г. Северодвинск	КО-713М	ЗИЛ-433362	Стацио- нарно-съемная		4,0-9,0	50-300			Передний отвал, щетка
	ОАО "Мценский завод	КО-713-02, КО-713-03	ЗИЛ-433362	Стацио- нарно-съемная		4,0-9,0	50-300			Передний отвал, щетка
		КО-806	КАМАЗ-4925
		КО-823	КАМАЗ-53229
	"Тосненский механический завод" (ТоМеЗ) Ленинградская обл. г. Тосно	КДМ-69283 ("Сокол")	КАМАЗ-53229	Стацио- нарно-съемная		4,0-9,0	25-500			Передний обычный, скоростной отвал, боковой отвал, щетка передняя, средняя
	ОАО "Кемеровский опытный ремонтно-механический завод" г. Кемерово	ДМК-10	КРАЗ-6510	Навесная к кузову самосвала		4,0-6,0	125-400
	ОАО "Мотовилихинские заводы" г. Пермь	КМ-500	КАМАЗ-53213	Стацио- нарно-съемная		4,0-10,0	25-500			Передний отвал, скоростной и средний отвал
		МКДС-2004	ЗИЛ-133 Д4			4,0-10,0	10-300			Передний отвал, скоростной отвал, щетка
	Концерн "Амкодор" Республика Беларусь г. Минск	НО-075	МАЗ-5551	Быстро- съемная в кузове а/м		2,0-8,0	5-40			Передний отвал
	ООО "Евразия" г. Челябинск	Тройка-2000	Урал-55571-30, Урал-Ивеко	Быстро- съемная в кузове а/м		6,0-14,0	20-400			Передний отвал, скоростной, средний, боковой, щетка
	ОАО "Арзамасский завод коммунального машиностроения Нижегородская обл. г. Арзамас	KО-829	ЗИЛ-433362	Стацио- нарно-съемная	-«-	4,0-9,0	25-500			Передний отвал, щетка
	ОАО «Кургандормаш» г. Курган	МД-433	ЗИЛ-433362	-«-		4,0-9,0	100-400	60	30	Передний отвал, щетка
		КУМ-99	ЗИЛ-452632	-«-	4,0	3,0-9,0	10-300	60	30	-«-
17.	ОАО «Мосдормаш», г. Москва	КУМ-99	ЗИЛ-452632	-«-	4,0	4,0-9,0	10-300	60	40	-«-
		КУМ-104	МАЗ-533702	-«-	8,0	1,75-7,0	20-200	60	50	-«-
		КУМ-105	КаМАЗ 43253	-«-	9,0	1,75-7,0	20-200	60	50	-«-

Приложение Б
Методики испытаний противогололедных
материалов НА ЦЕМЕНТОБЕТОН И МЕТАЛЛ

Б.1. Методика определения агрессивного воздействия противогололедных материалов на цементобетон

Сущность метода

Методика предусматривает испытание бетона на коррозионную стойкость против совместного действия противогололедных материалов и мороза при низких температурах воздуха. Ускорение процесса достигается понижением температуры замораживания до минус 50±5 °С в соответствии с ГОСТ 10060.2-95 .

За меру агрессивного воздействия ПГМ на цементобетон принята способность образцов сохранять состояние (отсутствие трещин, сколов, шелушения поверхности и др.) и массу при многократном переменном замораживании-оттаивании в растворе ПГМ. За критерий коррозионной стойкости принимают величину допустимой потери массы испытываемых образцов, приведенную к его объему, в размере 0,07 г/см 3 (Δ m д уд ).

Аппаратура

- Весы лабораторные для гидростатического взвешивания с точностью 0,02 г;

- Оборудование для изготовления и хранения бетонных образцов должно соответствовать требованиям ГОСТ 22685 и ГОСТ 10180 ;

- Морозильная камера, обеспечивающая достижение и поддержание температуры до минус 50±5 °С;

- Емкости для насыщения и испытания образцов в растворе ПГМ из коррозионностойких материалов;

- Ванная для оттаивания образцов, оборудованная устройством для поддержания температуры раствора ПГМ в пределах 20 ± 2°С.

- Шкаф вакуумный.

Подготовка к испытанию

Бетонные образцы (изготовленные из бетона В30 (M400) или отобранные в виде проб (кернов) из мостовых конструкций) не должны иметь внешних дефектов. Количество образцов для одной серии испытаний должно быть не менее 6 шт. Перед испытанием образцы высушивают до постоянной массы в сушильном шкафу при температуре 100 ± 5°С. Образцы маркируют, замеряют геометрические размеры, оценивают внешнее состояние и взвешивают.

Для испытания готовят растворы ПГМ 10 %-ной концентрации.

Образцы насыщают в растворе ПГМ в вакуум-шкафу в течение 1 часа, выдерживают при комнатной температуре в течение 1 часа и взвешивают на воздухе и в воде. Объем образцов бетона после водонасыщения определяют методом гидростатического взвешивания по ГОСТ 12730.1 . Точность взвешивания до 0,02 г.

Проведение испытания

Бетонные образцы после насыщения подвергают испытаниям на замораживание-оттаивание.

Для этого насыщенные образцы помещают в заполненную таким же раствором емкость на две деревянные прокладки: при этом расстояние между образцами и стенками емкости должен быть 10 ± 2 мм, слой жидкости над поверхностью образцов должен быть не менее 20 ± 2 мм.

Образцы помещают в морозильную камеру при температуре воздуха в ней не выше минус 10°С в закрытых сверху емкостях так, чтобы расстояние между стенками емкостей и камеры было не менее 50 мм.

После установления в закрытой камере температуры минус 10°С ее понижают в течение 1 (±0,25) ч. до минус 50 ± 5 °С и делают выдержку при этой температуре 1 (±0,25) ч.

Далее температуру в камере повышают в течение 1 ± 0,5 ч. до минус 10°С и при этой температуре выгружают из нее емкости с образцами. Образцы оттаивают в течение 1 ± 0,25 ч. в ванне с раствором ПГМ при температуре 20 ± 2°С. При этом емкости с образцами погружают в ванну таким образом, чтобы каждая из них была окружена слоем жидкости не менее 50 мм.

Общее число циклов испытания зависит от состояния образцов и агрессивности ПГМ. Число циклов испытания образцов в течение суток должно быть не менее одного. В случае вынужденного перерыва в испытании образцы хранят в растворе ПГМ не более пяти суток. При перерыве в испытании более пяти суток возобновляют их на новых сериях образцов. После каждых пяти циклов испытаний контролируют состояние образцов (появление трещин, сколов, шелушение поверхности) и массу путем взвешивания. Перед взвешиванием образцы промывают чистой водой, поверхность осушают влажной тряпкой.

После каждых пяти циклов попеременного замораживания-оттаивания следует изменить 10 %-ные растворы ПГМ в емкостях, и ванне для оттаивания на вновь приготовленные.

Обработка результатов

После испытания оценивают визуально состояние образцов: наличие трещин, сколов, шелушения и другие дефекты. Агрессивность ПГМ по отношению к цементобетону оценивают по уменьшению массы образцов приведенной к их объему.

Оценку степени агрессивности испытуемого реагента проводят в следующей последовательности:

- Определяют объем (V ) образцов по результатам взвешивания на воздухе и в воде (гидростатическое взвешивание):

где

m 0 - масса образца, насыщенного в 10 %-ном растворе ПГМ в вакуум-шкафу, определенная взвешиванием на воздухе, г;

m в - масса образца, насыщенного в 10 %-ном растворе ПГМ в вакуум-шкафу, определенная взвешиванием в воде, г;

ρ в - плотность воды, принимаемая равной 1 г/см 3 .

- Определяют потери массы образца Δ m n после 5, 10, 15, 20, циклов ускоренных испытаний (по ГОСТ 10060.0-95 табл. 3):

г,

где

m n - масса образца, определенная взвешиванием на воздухе, после "n " циклов замораживания-оттаивания;

- Определяют удельное изменение массы образца Δ m уд , отнесенное к его объему:

.

Строят график зависимости удельного изменения массы образца от количества циклов испытаний.

Предельным значением удельного изменения массы образцов является Δ m уд = 0,07 г/см 3 . Образцы бетона, имеющие значения выше этого показателя, считаются не выдержавшими испытания.

Б.2. Методика определения коррозионной активности
противогололедных материалов на металл

Сущность метода

За меру агрессивного воздействия противогололедного материала на металл принята скорость потери массы на единицу площади образца за определенный промежуток времени ГОСТ 9.905-82 .

Ускорения коррозионного процесса достигают погружением образца металла в раствор противогололедного материала определенной концентрации с последующим его высушиванием на воздухе и в сушильном шкафу и выдерживания в паровоздушной среде 100% влажности.

Аппаратура и реактивы

- Весы аналитические с погрешностью 0,0002 г по ГОСТ 24104-88 ;

- Сушильный шкаф, ТУ 16-681.032.84;

- Эксикаторы по ГОСТ 25336-82;

- Стаканы стеклянные объемом 200-500 мл по ГОСТ 23932-90 ;

- Плоские металлические пластины прямоугольной или квадратной формы из стали (марки Ст.-3) размером 50 × 50 × 0,5 мм или 100 × 100 × 1,5 мм. Допустимая погрешность при изготовлении пластин ±1 мм для ширины и длины пластины и ±1 мм для толщины.

- Реактивы: травленая соляная кислота по ГОСТ 3118-77 с ингибитором уротропином, натрий двууглекислый (сода) по ГОСТ 2156-76; ацетон по ГОСТ 2768-84 .

Подготовка к испытанию

Пластины маркируют путем клеймения или на углах пластин сверлят отверстия, в которые затем прикрепляют бирки, при этом кромки образцов и края отверстий не должны иметь заусенец. Подготовку образцов к испытаниям проводят по ГОСТ 9.909-86 .

Металлические пластины обезжиривают спиртом или ацетоном. При этом допускается применять легкие щетки, кисти, вату, целлюлозу. После обезжиривания пластины берут только за торцы руками в х/б перчатках или пинцетом. Перед испытанием замеряют геометрические размеры пластин, вычисляют их площадь (6 поверхностей) и взвешивают на аналитических весах с погрешностью 0,0002 г.

Испытание металлических пластин осуществляют в растворах ПГМ 5 % и 20 %-ной концентрации. Количество раствора в испытательной емкости должно быть не менее 50 см 3 на 1 см 2 поверхности пластины с учетом их полного погружения в раствор. Расстояние между пластинами и до стенок емкости должно быть не менее 10 мм.

Проведение испытаний

Металлические пластины опускают в коррозионную среду (раствор ПГМ) на 1 ч. Пластины вынимают из раствора и выдерживают на воздухе 1 ч. Затем высушивают в сушильном шкафу при температуре 60 ± 2°С в течение 1 ч. Пластины размещают в эксикаторе над водой (w = 100 %) и выдерживают при закрытой крышке в течение 2 суток. По окончании испытаний пластины промывают струей дистиллированной воды (ГОСТ 6709-72). Осушают фильтровальной бумагой, мягкой ветошью. Твердые продукты коррозии удаляют с поверхности пластин химическим методом, в соответствии с ГОСТ 9.907-83 . Сущность химического метода состоит в растворении продуктов коррозии в растворе определенного состава. Пластины обрабатывают соляной кислотой с добавлением ингибитора уротропина или травленой цинком до полного удаления коррозии. Затем промывают проточной водой, нейтрализуют в растворе двууглекислой соды 5 %-ной концентрации и обезжиривают ацетоном. После обработки пластины промывают дистиллированной водой, осушают фильтровальной бумагой (мягкой ветошью) и помещают в сушильный шкаф с температурой 60°С на 0,5-1 ч. Перед взвешиванием пластины выдерживают в эксикаторе с осушителем (С aCl 2 ) 24 ч. Взвешивание производят на аналитических весах.

Обработка результатов

За основной количественный показатель коррозии принимают скорость потери массы на единицу площади образца.

Скорость коррозии (К ) вычисляют по формуле:

мг/см 2 ,

где

Δ m - потеря массы образца, мг;

S - площадь поверхности образца, см 2 ;

t - продолжительность испытания, 1 сутки.

Ключевые слова: борьба с гололедом на мостах, зимняя скользкость, противогололедные материалы, ацетаты, нитраты, формиаты.

Владельцы патента RU 2287635:

Изобретение может быть использовано на крупных дорожных магистралях. Сущность предложенных технических решений состоит в сборе информации о состоянии окружающей среды на контролируемых участках и передачи этой информации на терминал управления. Терминал на основании анализа полученных данных определяет вероятность возникновения гололеда на контролируемом участке и выдает команду стационарным средствам обработки на упреждающее нанесение противогололедных реагентов. Стационарные средства выполнены с возможностью включения в любой последовательности. Технический результат - повышение качества обработки дорожного полотна и точность исполнительской функции системы. 2 н.п. ф-лы.

Изобретение относится к автоматизированным техническим средствам обеспечения противодействия гололедным явлениям и может быть использовано для борьбы с гололедом на крупных дорожных магистралях, таких как МКАД.

Из уровня техники известны способ и устройство противогололедной обработки по патенту США №4557420 от 10.12.1985, предложенные в качестве наиболее близких аналогов. Указанное устройство состоит из насосной станции, гидравлической системы дорожного участка и автоматической метеостанции. Насосная станция представляет собой контейнер, установленный в непосредственной близости от обрабатываемого дорожного участка, внутри которого находятся емкости для хранения реагента, насосная гидравлическая система и аппаратура управления. Оборудование дорожного участка состоит из разбрызгивающих головок, расположенных вдоль дорожного участка и объединенных гидравлической системой. Автоматическая метеостанция оборудована датчиками для измерения температуры воздуха, атмосферного давления, относительной влажности, количества осадков (типа «ведро») и скорости и направления ветра. Способ осуществления противогололедной обработки включает нормированное распределение жидкого реагента на поверхности дорожного участка посредством автоматического или дистанционого включения операции разбрызгивания, благодаря которой реагент равномерно наносят по всей протяженности дорожного участка.

К недостаткам известных способа и устройства можно отнести отсутствие системы стабилизации давления в гидросистеме и возможности адресного управления интервалами разбрызгивания головок, что в свою очередь не позволяет нанести реагент с заданной точностью на поверхность дороги - управление разбрызгиванием производится по единственной команде «начать разбрызгивание», после которой производится последовательное автоматическое включение разбрызгивающих головок на единый, заданный для всех головок интервал времени. Кроме того, в состав известного устройства входит такой дорогостоящий и требующий постоянного контроля и обслуживания элемент как гидроаккумуляторы, снижающие общую надежность системы, а для наполнения реагентом всей гидросистемы, включая гидроаккумуляторы, необходима длительная работа насоса, что удорожает стоимость эксплуатации устройства.

Задачей предлагаемой группы изобретений является рассчитанное и строго нормируемое нанесение реагента с учетом метеорологической обстановки и рельефа конкретного дорожного участка. Технический результат, который может быть получен при реализации группы изобретений, заключается в повышении качества обработки дорожного полотна и точности исполнительской функции системы посредством возможности точечного нанесения реагента на конкретный участок дорожного покрытия (с точностью до нескольких квадратных метров) в режиме реального времени.

Для достижения поставленного результата предлагается способ автоматической обработки дорожного покрытия противогололедным реагентом, при котором измеряют на контролируемом участке дороги параметры окружающей среды и/или состояние дорожного покрытия посредством установленных вдоль дороги метеорологических датчиков и/или датчиков состояния дорожного покрытия, направляют полученные данные на терминал управления, ведут обработку и анализ полученных параметров с последующим определением нарастания вероятности возникновения гололеда на контролируемом участке и в случае нарастания такой вероятности ведут расчет заданной плотности распределения реагента, направляя посредством терминала управления адресный сигнал на исполнительные механизмы разбрызгивающих головок, обеспечивающие их включение в любой последовательности для нанесения противогололедного реагента с заданной плотностью.

Для достижения поставленного результата предлагается система автоматической обработки дорожного покрытия противогололедным реагентом, включающая связанные между собой терминал управления, расположенные вдоль определенных участков дорог метеорологических датчиков и/или датчиков состояния дорожного покрытия разбрызгивающие головки, при этом разбразгивающие головки установлены на проложенных вдоль дороги гидромагистралях, упомянутые датчики выполнены с возможностью измерения на контролируемом участке дороги параметров окружающей среды и/или состояния дорожного покрытия и передачи полученных данных на терминал управления, выполненный с возможностью определения на основании обработки и анализа упомянутых данных нарастания вероятности возникновения гололедной обстановки на контролируемом участке и в случае определения нарастания такой вероятности расчета заданной плотности распределения реагента и направления адресного сигнала на исполнительные механизмы разбрызгивающих головок для нанесения реагента с заданной плотностью, а упомянутые головки выполнены с возможностью включения в любой последовательности.

Система обеспечения противогололедной обстановки (СОПО) согласно настоящей группе изобретений представляет собой стационарную систему, устанавливаемую в непосредственной близости к контролируемому дорожному участку. Одна СОПО может контролировать участок дороги протяженностью до 1,5 км или, при необходимости, более. В состав СОПО входят автоматическая метеорологическая станция (АМС), центральная насосная станция (ЦНС) и оборудование дорожного участка.

Основными составляющими ЦНС являются шкаф с аппаратурой управления СОПО, гидравлическое оборудование и насос высокого давления. Аппаратура управления обеспечивает удобный интерфейс, позволяющий управлять СОПО и предоставлять все необходимые данные пользователю в наглядном виде, управление гидравлическим оборудованием, стабилизацию рабочего давления в гидросистеме во время обработки участка дороги реагентом, управление оборудованием контролируемого дорожного участка, получение и обработку данных от АМС, расчет метеорологического прогноза образования гололеда, расчет необходимой плотности распределения реагента, автоматическое выполнение цикла обработки дорожного участка реагентом (включая подготовительные и завершающие операции), контроль за функционированием электронной части системы управления, гидравлического оборудования ЦНС и модулей управления клапанами дорожных участков, графическое отображение текущего состояния гидравлического оборудования ЦНС, обмен данными с центральным терминалом, прием и выполнение команд управления от центрального терминала и хранение данных за заданный период времени.

Оборудование дорожного участка включает блоки дорожных головок, установленных на проложенных вдоль дорожных участков гидромагистралях, а также кабели управления и питания.

Автоматические метеорологические станции за счет применения метеорологических датчиков обеспечивают высокоточное измерение параметров атмосферы, таких как температура воздуха, атмосферное давление, скорость и направление ветра, влажность, количество и тип осадков (с возможностью определения «дождь» или «снег»), приходящую энергию солнечного излучения. Контроль состояния дорожного покрытия обеспечивают дорожные датчики, измеряющие температуру дорожного покрытия на различных глубинах, а также на поверхности дороги, концентрацию реагента на дороге и его состояние - «вода» или «лед». Дорожные датчики могут быть подсоединены как к АМС, так и непосредственно к СОПО через интерфейс оборудования дорожного участка.

Обработку дорог реагентом производят при нарастании вероятности возникновения гололедных явлений. Такую вероятность определяют на основании метеорологических данных, выдаваемых АМС. Данные поступают в аппаратуру управления СОПО и на центральный терминал. Команду на обработку вырабатывает либо система управления СОПО, либо центральный терминал.

Для оптимального решения поставленной задачи обработку проводят посредством нанесения реагента перед возникновением гололедной обстановки или перед выпадением осадков, приводящих к гололеду.

Реагент наносят путем разбрызгивания его форсунками блока дорожных головок, расположенных по краю проезжей части. Каждый блок обслуживает участок дороги длиной 10-12 м и шириной в 2-3 полосы. Реагент наносят равномерно с заданной плотностью распределения на всю обслуживаемую площадь дорожного полотна. Стабильность работы головок обеспечивают за счет увеличения производительности насоса и включения в гидравлическую схему регулятора давления, что устраняет колебания давления в процессе последовательного разбрызгивания реагента и позволяет поддерживать заданные расходные характеристики разбрызгивающих головок. Кроме того, используемая аппаратура управления ЦНС позволяет формировать последовательный пакет сигналов, включающих адрес головки, команды «включить - выключить» и служебные биты и, как следствие, управлять разбрызгивающими головками в любой последовательности, в частности управлять произвольными группами головок, вплоть до одной конкретной головки, задавая для них интервал разбрызгивания и количество наносимого реагента, что в свою очередь позволяет вести контроль и обработку конкретного дорожного участка в данном месте в реальном времени.

1. Способ автоматической обработки дорожного покрытия противогололедным реагентом, при котором измеряют на контролируемом участке дороги параметры окружающей среды и/или состояние дорожного покрытия посредством установленных вдоль дороги метеорологических датчиков и/или датчиков состояния дорожного покрытия, направляют полученные данные на терминал управления, ведут обработку и анализ полученных параметров с последующим определением нарастания вероятности возникновения гололеда на контролируемом участке и, в случае нарастания такой вероятности, ведут расчет заданной плотности распределения реагента, направляя посредством терминала управления адресный сигнал на исполнительные механизмы разбрызгивающих головок, обеспечивающие их включение в любой последовательности для нанесения противогололедного реагента с заданной плотностью.

2. Система автоматической обработки дорожного покрытия противогололедным реагентом, включающая связанные между собой терминал управления, расположенные вдоль определенных участков дороги метеорологических датчиков и/или датчиков состояния дорожного покрытия и разбрызгивающие головки, при этом разбрызгивающие головки установлены на проложенных вдоль дороги гидромагистралях, упомянутые датчики выполнены с возможностью измерения на контролируемом участке дороги параметров окружающей среды и/или состояния дорожного покрытия и передачи полученных данных на терминал управления, выполненный с возможностью определения на основании обработки и анализа упомянутых данных нарастания вероятности возникновения гололедной обстановки на контролируемом участке и, в случае определения нарастания такой вероятности, расчета заданной плотности распределения реагента и направления адресного сигнала на исполнительные механизмы разбрызгивающих головок для нанесения реагента с заданной плотностью, а упомянутые головки выполнены с возможностью включения в любой последовательности.

Н. Борисюк, к.т.н., МАДИ
А. Макушев, директор филиала ООО «Бошунг Кама»

Зимнее содержание автомобильных дорог – это высокозатратный технологический процесс, позволяющий поддерживать требуемые качества дороги. Особенно необходимо поддерживать эти качества на сложных участках дорог, таких как кривые малых радиусов, крутые подъемы, мосты, путепроводы. На этих участках должна проводиться борьба не с ликвидацией обледенения, а предупреждением образования скользкости.

В настоящее время довольно широкое распространение в отечественной и зарубежной практике получила технология автоматического распределения реагентов. Суть технологии заключается в своевременном распределении раствора химического реагента для предупреждения обледенения покрытия.

В целом это предполагает систему, состоящую из ряда модулей, которая включает в себя:

• придорожную метеостанцию с датчиками, дающими весь необходимый спектр информации о возможном обледенении покрытия;
• насосную станцию для подачи раствора реагента на участки распределения;
• магистральные трубопроводы и оборудование для подачи и выплеска реагента;
• аппаратуру для подачи прогнозирующей команды на распределение противогололедных реагентов для предупреждения обледенения покрытия.

Особый интерес представляют дорожные датчики, дающие информацию о состоянии покрытия, которые могут искусственно охлаждать до замерзания и нагревать до расплавления субстанцию на поверхности покрытия – то есть если на поверхности покрытия ранее были распределены химические реагенты, то точка замерзания раствора может быть ниже нуля.

Одним из самых эффективных элементов данной системы является дорожный датчик швейцарской компании Boschung Mecatronic AG. Его работа заключается в замораживании и оттаивании жидкой субстанции на поверхности гидрофильного датчика и расположении терморезистора на поверхности датчика. Температура поверхности покрытия измеряется с помощью термопар.

Физический процесс работы датчика основан на работе элементов Пельтье.

Элемент Пельтье – термоэлектрический преобразователь, который основан на выделении или поглощении теплоты в месте контакта двух разнородных металлов при прохождении через контакт электрического тока.

Работа дорожного датчика заключается в подаче сигнала об обледенении покрытия.

Дорожный датчик в прогнозном режиме определяет температуру замерзания жидкости на поверхности датчика (жидкость на поверхности датчика охлаждается до температуры замерзания). Периодичность данного цикла может составлять 6 циклов в час, что вполне обеспечивает надежность предупреждения обледенения покрытия. Датчик обеспечивает снижение температуры относительно температуры покрытия до 15 °С.

Установка упреждающего оповещения об образовании обледенения необходимая, но только первая часть всей системы предупреждения скользкости дорожных покрытий.

Далее Boschung Mecatronic AG предусматривает автоматическую установку TMS-распределения противогололедного реагента, что позволяет на основе полученной информации за кратчайшее время перед образованием скользкости распределить противогололедные реагенты.

В зависимости от видов зимней скользкости установка TMS распределяет противогололедный реагент:

• при выпадении дождя при отрицательной температуре (гололед);
• при понижении температуры при влажном покрытии, даже при наличии раствора реагента, если его концентрация недостаточна (гололедица);
• при понижении температуры, когда происходит кристаллизация влаги из воздуха (иней). При фиксации образования инея производится распределение реагента;
• для предупреждения наката при выпадении снега, когда распределение реагента делает снег (снежную массу) подвижной и сыпучей, что способствует механической уборке.

Датчик дорожного покрытия BOSO проводит измерение:

• толщины водяной пленки на поверхности датчика;
• температуры дорожного покрытия;
• температуры замерзания раствора реагента с охлаждением поверхности на 2 °С ниже температуры покрытия (датчик содержит активный элемент, позволяющий охлаждать непосредственно поверхность на 2 °С ниже температуры покрытия);
• определение состояния покрытия: сухое, влажное, мокрое, гололед, изморозь.

Разработки антигололедных систем компании Boschung Mecatronic AG включают подстанцию с насосной системой, емкость для жидкого реагента и компьютерную систему управления. Компьютерная система управления, обрабатывая и анализируя информацию от метеосистемы и дорожных датчиков, дает команду на подачу реагента к распределяющим устройствам. Автоматическая система распределения жидких реагентов состоит из прогнозируемой и распределяющей частей. Прогнозирующая часть обеспечивает оповещение об образовании гололеда (GFS), распределяющая часть непосредственно по команде обеспечивает выплеск растворов противогололедных реагентов на проезжую часть. Основное назначение системы – предупреждение об образовании гололеда. Принципиальная схема показана на рис. 1.

Системы предупреждения об образовании гололеда и разбрызгивания образуют единую систему и работают синхронно.

Необходимое получение информации о фактическом состоянии покрытия и прогнозе его состояния дают автоматические дорожные метеостанции.

На рис. 2 и 3 в упрощенном виде, схематически показаны блок-схемы и конструкция датчика.

Для нагрева жидкостной пленки также применяется элемент Пельтье, как уже отмечалось, он может осуществлять как нагрев, так и охлаждение жидкостной пленки.

На рис. 2 элемент 1 Пельтье показан схематически в виде блока. Этот элемент электрически запитывается от схемы 2 питания, которая размещена внутри схемы 3 управления и обработки данных. Схема 2 питания включает в себя электрический источник с постоянным током i, или источник тока с непостоянной, но известной характеристикой изменения тока. Температуры Тс и Тн – это температуры холодной и соответственно теплой стороны элемента Пельтье. При реверсивном направлении тока элемент может использоваться также для охлаждения жидкостной пленки, тогда меняются холодная и теплая стороны.

На рис. 3 показан элемент Пельтье 1, расположенный между первым теплопроводным телом 10 из меди и вторым теплопроводным телом 11 из алюминия. Вместе с корпусом 12, выполненным из полупроводникового материала, элементы 1, 10 и 11 образуют устройство 13, которое в форме поверхностного зонда может встраиваться под какую-либо поверхность, на которой может находиться водяная пленка. В данном примере для этого выбрано покрытие 14 с различными схематически показанными слоями, в которое встроен зонд 13, так что поверхность 18 зонда 13 оказывается в связке с поверхностью 19 дорожного покрытия 14.

При этом корпус 10 зонда уложен соответственно в дорожное покрытие, чтобы отводить тепло, применяемое для нагрева водяной пленки 17. Расположенное над элементом 1 Пельтье теплопроводное тело 11 своей поверхностью 15 образует поверхность нагрева для водяной пленки.

В зонде 13 могут быть предусмотрены электроды 4, с помощью которых за счет измерения проводимости может быть установлено наличие водяной пленки.

Для этой цели электроды 4 соединены с соответствующим измерительным устройством 6, которое в свою очередь соединено с элементом 8 управления и обработки данных, в частности с микропроцессором схемы 3 управления и обработки данных. Такого типа электроды могут быть предусмотрены также в других местах покрытия, а не только в зонде 13. Кроме того, в зонде размещен также измерительный резистор 5 температуры, контактирующий с водяной пленкой 17, с помощью которого может быть измерена температура жидкостной пленки. Этот измерительный резистор, как правило, Pt 100 – элемент или термоэлемент, через соответствующую измерительную схему 7 также соединен с микропроцессором 8.

Поверхность 18 датчика имеет углубление (0,5 мм), которое образовано поверхностью 15 тела 11 и образует окружность диаметром А. Переход этой поверхности 15 к поверхности датчика 18 скошен под углом 45°. При нагреве водяной пленки 17 нагревательным устройством в грубом приближении можно исходить из того, что нагрев водяной пленки осуществляется в круговой зоне с диаметром В.

Зона углубления в поверхности зонда 13 имеет глубину lо–0,5 мм. Диаметр А составляет 14 мм, а диаметр В – 20 мм.

Толщина водяной пленки не указывается точным количественным значением, а классифицируется в виде диапазона значений наличия водяной пленки, в котором находится фактическое значение толщины водяной пленки.

Как правило, вполне достаточно указать толщину водяной пленки через сигнал датчика, что позволяет разделить значения толщины водяной пленки по разным значениям от 0 до 1 мм.

Данная технология обработки данных дает классификацию по значениям толщины водяной пленки, а блоком обработки данных выдается соответствующий сигнал. Таким образом, единственным датчиком на проезжей части дороги может быть сформирован сигнал предупреждения как о гололеде, так и об аквапланировании.

Если на датчике образовался лед, то последний для определения толщины ледяной пленки должен быть расплавлен. Затем он может быть снова охлажден для определения точки замерзания. Кроме того, так можно определить точку плавления при таянии, благодаря чему будет известна также температура точки замерзания.

Системы предупреждения образования гололеда и объема выплеска жидких реагентов образуют единую систему и работают синхронно.

В качестве распределяющих устройств применяются:

• разбрызгивающие тарелки (рис. 4, 5);
• разбрызгивающие головки (рис. 6);
• форсунки-микрофаст (рис. 7).

Разбрызгивающая тарелка может иметь от 4 до 8 сопел. Сопла монтируются в блоке, и угол атаки регулируется до 15°, как в вертикальной, так и горизонтальной плоскости. Сопла под давлением 12 бар выбрасывают на поверхность покрытия раствор реагента заданного объема с дальностью выброса не менее 10 м.

Разбрызгивающие тарелки в разных системах располагаются на расстоянии от 7 до 20 м, как линейно, так и в шахматном порядке, и после выплеска распределение раствора происходит под движением транспортных средств, а также по продольному и поперечному уклону. Процесс выплеска длится 2–3 с, за это время распределяется 2–2,5 л раствора (около 1 л/с). На рис. 4 показана разбрызгивающая тарелка, расположенная на одном уровне с покрытием.

В качестве реагента в зарубежной практике применяется раствор NaCl – 22,5% (ФРГ) и раствор CaCL2 – 32–25%. К недостаткам раствора CaCL2 относят то, что при его высыхании на покрытии остается тонкий слой хлорида кальция, который в силу гигроскопичности реагента притягивает влагу из воздуха, и концентрированный раствор всегда долго находится на поверхности покрытия. Его наличие приводит к эффекту смазки и соответственно снижению сцепных качеств покрытия.

При высыхании натриевого раствора на поверхности покрытия происходит кристаллизация NaCL, и покрытие становится сухим. В отечественной практике применяются кальциевые реагенты, поскольку эффективность использования натриевых растворов целесообразна до –10 °С, что не соответствует отечественному диапазону температур. Наличие дорожно-метеорологической станции (АДМС), синхронно работающей с автоматической системой распределения, позволяет обеспечить упреждающее нанесение реагентов. Полученная АДМС информация обрабатывается компьютером, и сигнал поступает в распределительное устройство, выдавая порцию раствора.

Объем выброса регулируется временем подачи (циклом). Так, при отладке системы выброс одной форсунки за секунду составил 1230 мл. Площадь распределения раствора одной тарелки составляет до 70 м 2 с плотностью обработки от 25 до 100 мл/м 2 за счет цикла подачи раствора. Как правило, систему можно разместить и в местах отсутствия подвода электроэнергии, поскольку она может иметь автономное энергоснабжение, а также может работать и от стационарного питания.

Опыт устройства разбрызгивающих тарелок на проезжей части нецелесообразен, поскольку и ремонт покрытия, и текущее обслуживание самих тарелок не представляется удобным. В связи с этим широкое распространение получили разбрызгивающие головки (рис. 6).

Головки крепятся либо в нишах, либо на стойках (опорах) инженерного обустройства дороги.

В последнее время в качестве распределяющего устройства применяется форсунка-микрофаст (рис. 7).

При выплеске выброс реагента тонкодисперсный и практически невидим участниками движения.

Микроспрейная технология распределения позволяет за один цикл выдавать около 2 гр/м 2 .

Профиль форсунки-микрофаст монтируется в покрытие по кромке проезжей части на глубину 40 мм.

Линии микрофаст поставляются в бухтах длиной 100 м с диаметром труб 10/ 8 мм. Расстояние между форсунками определено в 5 м.

Рабочее давление в системе – до 16 бар, время однократного действия (разбрызгивания) – от 30 с до 3 мин.

Удельное распределение на покрытие – от 1 до 20 г/м 2 .

Необходимый объем выплеска реагента на 1 м 2 поверхности покрытия определяется в зависимости от температуры воздуха и прогнозируемой толщины водяной пленки.

Раствор реагента на поверхности растекается по направлению суммированного уклона, образованного по величинам продольного и поперечного уклонов.

Системы автоматического распределения не могут заменить технологию зимнего содержания во всех аспектах, но эффективно ее дополняют.

Общеэкономическая выгода от применения противогололедной системы складывается из производственно-экономической (сэкономленные затраты на персонал, транспортные расходы и потребительские расходы уполномоченной осуществлять зимнее содержание службы эксплуатации) и народнохозяйственной выгоды. Определяющим для показателя рентабельности является народнохозяйственная составляющая в оценке выгоды. Главным образом она заключается в экономии расходов вследствие влияния противогололедной установки на следующие сферы: безопасность движения, движение транспорта, защита окружающей среды и участники движения.

В ФРГ с 1982 г. было установлено 16 противогололедных установок, в которых применялся 32%-ный CaCl2 и 22,5%-ный NaCl.

В России противогололедные системы компании Boschung Mecatronic AG получили широкое распространение в Московском регионе, что обусловлено высокой интенсивностью движения, сложными конструкциями развязок, эстакад и путепроводов, а также влиянием сложных погодных условий на движение в мегаполисе. Данные системы установлены на МКАД (Калужская, Горьковская, Ленинградская развязки, Бесединский путепровод, съезд на внешнюю сторону МКАД со Сколковского шоссе, а также первая в России система установлена в 1998 г. на 30-м км МКАД). В городской черте противогололедные системы Boschung Mecatronic AG установлены на Кутузовской транспортной развязке ТТК и в Ходынском тоннеле Ленинградского проспекта.

Заказчики и эксплуатирующие организации отмечают высокую эффективность данных систем, позволяющих заблаговременно предупредить образование зимней скользкости, а также существенно снизить затраты на зимнее содержание данных участков.

Запретить нельзя, нормировать!

13 февраля в Государственной думе РФ состоялся круглый стол «О проблемах обеспечения экологической безопасности при использовании противогололедных материалов в городах и населенных пунктах РФ». Научное сообщество высказалось за обязательную экологическую экспертизу регламентов уборки городов.

На Высшем экологическом совете Госдумы рассмотрели вопрос о проблемах обеспечения безопасности при использовании противогололедных материалов.

В настоящее время только московская технология зимней уборки соответствует всем законодательным нормам, так как имеет положительное заключение государственной экологической экспертизы. Применяемые в столице антигололедные смеси были проверены в лабораториях и признаны безопасными. В других же городах регламенты зимнего содержания дорог составляют без привлечения ученых, без учета климатических условий, а выбор реагентов оставляют на откуп подрядчикам. Те в свою очередь, экономя, зачастую применяют непроверенные антигололедные смеси, низкокачественную техническую соль и песок.

«Использовать песок в городах – это преступление! – заявил депутат Государственной думы, эксперт в области экологической и промышленной безопасности Максим Шингаркин. – Песок, находясь на дороге в течение зимы, перемалывается в мелкодисперсную пыль. Весной жители вдыхают эту пыль вместе с выхлопными газами, осевшими на частицах песка, вместе с тяжелыми металлами, вместе с продуктами жизнедеятельности животных… И эта пыль является самым страшным аллергеном и ядом».

«В городах должны применяться наиболее эффективные противогололедные материалы, – добавила Софья Бабкина, эксперт Всероссийского общества охраны природы. – Те, которые имеют наименьший расход». По сравнению с пескосоляной смесью современных реагентов необходимо в 6–8 раз меньше, что значительно сокращает воздействие на окружающую среду и человека. Однако все используемые смеси должны обязательно проходить проверку и иметь положительное заключение государственной экологической экспертизы, как и сама технология зимней уборки.

«Новые противогололедные материалы появляются, но даже самый хороший реагент можно испортить, не соблюдая технологию и нормы применения, – отметил Юрий Орлов, кандидат химических наук. – Необходимо ужесточать контроль за нормой расхода, улучшать метеопрогнозирование и, конечно, использовать только проверенные реагенты». Однако ставить вопрос: или противогололедные материалы, или переломанные руки-ноги, нельзя, уверены эксперты. Отказ от использования противогололедных материалов приведет к катастрофическим последствиям.