Противогололёдные материалы, применяемые для борьбы с зимней скользкостью

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

Введение

1. Борьба с зимней скользкостью на автомобильных дорогах

1.1 Виды зимней скользкости

1.2 Способы борьбы с зимней скользкостью

2. Противогололёдные материалы

2.1 Классификация противогололёдных материалов

3. Сравнительный анализ противогололёдных материалов

3.1 Сравнительный анализ химических материалов для борьбы с зимней скользкостью

3.2 Сравнительный анализ фрикционных материалов для борьбы с зимней скользкостью

4. Сравнительный анализ противогололёдных материалов для использования на территории АО "ЕВРАЗ НТМК"

Заключение

Список литературы

Введение

Дороги промышленных предприятий относятся к дорогам необщего пользования. Они подразделяются на внешние и внутренние. К внешним автомобильным дорогам промышленных предприятий относятся подъездные дороги, соединяющие эти предприятия с дорогами общего пользования, с другими предприятиями, железнодорожными станциями, портами, рассчитанные на пропуск стандартных автомобилей. К внутренним автомобильным дорогам промышленных предприятий и организаций относятся:

- внутриплощадочные дороги, расположенные на территории промышленных предприятий;

- межплощадочные дороги, соединяющие между собой обособленные территории промышленных предприятий или их отдельные производства;

- служебные и патрульные автомобильные дороги, располагаемые вдоль линий специализированных видов промышленного транспорта (конвейерного, подвесных канатных дорог, гидравлического), линий энергоснабжений и других коммуникаций, а также подъезды к заправочным пунктам, складам и тому подобные.

Транспортная система промышленного предприятия строится в строгом соответствии последовательности технологических процессов и рациональной структуре взаимосвязи всех подразделений производства - от доставки сырья извне, перемещения отдельных компонентов внутри площадки и до отправки готовой продукции с территории предприятия. Кроме того, в эту же систему включаются и пассажирские перевозки, решения коммуникаций которых должны обеспечить наикратчайшие и безопасные пути передвижения трудящихся к местам приложения труда.

Основными видами транспорта для развитой системы обслуживания промышленных предприятий являются железнодорожный и автомобильный. Автомобильный транспорт, наиболее гибкий по своим транспортным операциям и занимает главное место на внутренних и внешних перевозках мелких грузов.

Рост производственных мощностей крупных промышленных предприятий ведёт к существенному повышению роста автомобильных перевозок. Увеличение автомобильного парка предъявляет все более высокие требования к содержанию автомобильных дорог. Особенно ухудшаются условия для движения автомобилей в зимнее время, когда на дорожном покрытии образуются снежно-ледяные образования или происходит обледенение покрытия. Поэтому вопрос предупреждения и ликвидации зимней скользкости является основной проблемой зимнего содержания.

Образование зимней скользкости приводит к существенному понижению сцепных характеристик покрытия и, как следствие, уменьшает площадь взаимодействия колеса транспортного средства с покрытием, что и является причиной снижения безопасности передвижения и роста ДТП. При гололеде необходимый коэффициент сцепления, который должен обеспечиваться в зоне взаимодействия колеса с покрытием, может изменяться от 0,3 до 0,7. Существуют допустимые нормы снижения данного коэффициента - 10% от минимального значения, таким образом, минимальное предельное допустимое значение равно 0,27. В реальности же коэффициент сцепления на обледенелых покрытиях варьируется от 0,05 до 0,1. Резко увеличивается риск возникновения ДТП - аварий, столкновений, заносов, съездов на обочины. Особенно важным последствием недопустимого состояниям покрытия в наиболее опасный зимний период является уменьшение безопасности передвижения людей и транспорта, не говоря, уже, о возрастающей угрозе их здоровью и жизнедеятельности. Вот почему борьбе с зимней скользкостью уделяется пристальное внимание.

Основные материалы, используемые для борьбы с зимней скользкостью подразделяются на химические, фрикционные, комбинированные. зимний скользкость дорога

Цели и задачи научно-исследовательской работы.

Зима - сложный период для организации эксплуатации автомобильных дорог и характеризуется ростом аварийности по дорожным условиям и в основном из-за скользкости покрытия. Сегодня существует большая гамма противогололёдных материалов, которые отличаются по скорости реакции, объему растапливаемого льда, экологической безопасности и, что немало важно, по стоимости. Нередко перед дорожниками встает проблема при выборе противогололёдного материала.

Зимний период в Российской Федерации довольно сложный для функционирования автомобильного транспорта. Много проблем для водителей и работников дорожной отрасли. Ледяной дождь, лед и снег оказывают негативное влияние на дорожное покрытие и, по существующим нормативам, последствия этих явлений должны быть устранены в конкретные сроки. Повышаются требования к экологической безопасности применяемых противогололедных материалов, поэтому современные исследования их качества связаны именно с экологией.

Наличие снега и льда на поверхности дорожного покрытия увеличивает тормозной путь и опасность потери контроля над управлением автомобилем. На дороге, полностью покрытой сухим или мокрым снегом, коэффициент сцепления может снизиться меньше, чем до 0,1. Наиболее часто встречающаяся величина этого коэффициента для дорожных покрытий, полностью или частично покрытых снегом или льдом, равна 0,1-0,4. Степень риска попасть в ДТП на полностью или частично покрытом снегом или льдом дорожном покрытии в 1,5 и 4,5 раз выше, чем на чистом сухом покрытии

В настоящее время существует большое количество различных противогололёдных материалов и их влияние на коэффициент сцепления неоднозначно. Поэтому при выборе мероприятий по борьбе с зимней скользкостью необходимо руководствоваться не только температурой воздуха, сроками принятия мер, но и учитывать более эффективное применение противогололёдного материала в каждом конкретном случае.

Однако, для принятия решения о выборе типа противогололёдного материала или его состава для борьбы с зимней скользкостью, необходимо учитывать и другие их свойства:

- коррозионная активность;

- косметические последствия (следы, оставляемые на обуви, на фасадах зданий);

- загрязнение ливневой канализации, дренажных систем, водоотводных каналов.

Целью научно-исследовательской работы является сравнительный анализ, наиболее распространённых, противогололёдных материалов, применяемых для борьбы с зимней скользкостью на дорогах общего пользования и противогололёдных материалов, используемых дорожной службой АО "ЕВРАЗ НТМК".

Основной задачей научно-исследовательской работы является определение наиболее подходящего по экологическим, экономическим и транспортно-эксплуатационным параметрам способа борьбы с зимней скользкостью на территории АО "ЕВРАЗ НТМК". При этом надо учитывать направленность промышленного предприятия, преобладающее движение определённых видов транспорта и рельеф местности.

1. Борьба с зимней скользкостью на автомобильных дорогах

1.1 Виды зимней скользкости

Зимняя скользкость - ледяные образования и снежные отложения на поверхности дороги, приводящие к снижению коэффициента сцепления колеса автомобиля с поверхностью дороги и ухудшению ровности.

Все виды снежно-ледяных отложений, образующихся на дорожном покрытии, по внешним признакам, подразделяют на рыхлый снег, снежный накат, стекловидный лёд. Определяют каждый вид скользкости по следующим признакам:

- рыхлый снег откладывается на дорожном покрытии в виде ровного по толщине слоя. Плотность свежевыпавшего снега может изменяться от 0,06 до 0,2 г/смі. В зависимости от содержания влаги снег может быть сухим, влажным и мокрым. При наличии рыхлого снега на дорожном покрытии коэффициент сцепления шин с покрытием снижается до 0,2;

- снежный накат представляет собой слой снега, уплотнённого колёсами проходящего автотранспорта. Он может иметь различную толщину от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров и плотность от 0,3 до 0,6 г/смі. Коэффициент сцепления шин с поверхностью снежного наката составляет от 0,1 до 0,25;

- стекловидный лёд появляется на покрытии в виде гладкой стекловидной плёнки толщиной от 1 до 3 мм. и, изредка в виде матовой белой шероховатой корки толщиной до 10 мм. и более. Отложения стекловидного льда имеют плотность от 0,7 до 0.9 г/смі, а коэффициент сцепления составляет от 0,08 до 0,15. Этот вид зимней скользкости является наиболее опасным.

Для организации работ по борьбе и предотвращению образования зимней скользкости необходимо учитывать её вид, погодные условия, предшествующие и сопутствующие образованию скользкости и тенденцию их изменения.

1.2 Способы борьбы с зимней скользкостью

В практике зимнего содержания для борьбы с зимней скользкостью применяют фрикционный, химический, механический и тепловой способы.

Фрикционный способ является основным способом снижения отрицательного воздействия зимней скользкости. Суть его состоит в том, что на поверхность ледяного или снежно-ледяного слоя рассыпают абразивный материал (песок, гравий, отходы дробления, золу, шлак и другие материалы), размером частиц не более 10 мм, без примеси глины. Россыпь производится пескоразбрасывателями или другими специализированными машинами (рис.1).

Рисунок 1 Россыпь фрикционных материалов КДМ.

Химический способ борьбы с зимней скользкостью заключается в пpименeнии для плaвлeния снега и льда твердых (рис.2) или жидких (рис.3) химических веществ, содержащих хлористые слои и обеспечивает возможность содержать проезжую часть дороги без ледяных отложений. Этот способ применяют для удаления как уже сформировавшейся скользкости, так и профилактических целях.



Рисунок 2 Твёрдые химические реагенты Рисунок 3 Жидкие химические реагенты

Механический способ борьбы с зимней скользкостью предусматривает использование самоходных, прицепных машин и механизмов ударного, скребкового, вибрационного или срезывающего действия для разрыхления и отделения льда и уплотнённого снега от дорожного покрытия (рис.4). Применение таких машин пригодно для складывания и срезания толстых уплотнённых снежно-ледяных пластов. Для удаления тонких плёнок механический способ является неприемлемым. Это связано со значительной прочностью контакта смерзания льда с бетоном и асфальтобетоном.



Рисунок 4. Вырезка уплотнённого снега

Тепловой способ применяется в двух видах: удаление снежно-ледяных отложений путём подогрева покрытий нагревательными элементами, закладываемыми в покрытие (рис.5) и удаление снежно-ледяного слоя с использованием тепловых машин (рис.6). Это самый дорогой способ борьбы с зимней скользкостью, не получивший в России широкого распространения.

Рисунок 5 Дороги с подогревом

Рисунок 6 Тепловые машины

2. Противогололёдные материалы

2.1 Классификация противогололёдных материалов

Даже профессиональные дорожники зачастую путаются в определениях "противогололёдного материала" и "противогололёдного реагента". Согласно определениям, указанным в межгосударственном стандарте ГОСТ 33387-2015 "Дороги автомобильные общего пользования. Противогололёдные материалы. Технические требования", можно сделать вывод, что противогололёдные реагенты - это более узкая классификация противогололёдных материалов. Принято считать, что противогололёдные реагенты обладают способностью плавить лед. Как правило, противогололёдными реагентами называют химические и комбинированные материалы. А вот фрикционные, которые только повышают шероховатость покрытия и не плавят лед, как раз, стоит называть противогололедным материалом. Однако существует классификация, включающая все материалы для борьбы с зимней скользкостью.

Все материалы, в зависимости от состава делятся на несколько групп.

В зависимости от компонентов состава противогололёдные материалы классифицируются (рис.7):

- химические;

- фрикционные;

- комбинированные.



*ПСС - пескосоляная смесь; **ПГС - песчано-гравийная смесь

Рисунок 7 Классификация противогололёдных материалов.

Химические противогололёдные материалы применяют в твердом, жидком и смоченном виде. Сырьем для получения этих материалов чаще всего являются природные запасы бишофита, галита или отходы промышленности (сильвинитовые, карналлитовые и другие). Чтобы снизить расход противогололёдных материалов, их используют вместе с солевыми растворами, для которых характерна низкая точка замерзания.

По составу противогололёдные материалы химического типа делятся на следующие виды:

- хлориды - противогололёдные материалы на основе хлористого натрия, калия, кальция;

- ацетаты - антигололёдные средства с ацетатом кальция, аммония, калия;

- карбамиды - реагенты могут включать мочевину и карбамидо-аммиачную селитру;

- нитраты кальция и магния.

К достоинствам химических противогололёдных материалов можно отнести следующее:

- не засоряют ливневую канализацию после окончания зимы;

- низкая точка плавления снега позволяет использовать реагенты экономично;

- большая скорость плавки наледи;

- экономия времени (готовый продукт);

- использование, как упреждающих образование наледи средств, в межсезонный период.

Недостатки химических противогололёдных материалов следующие:

- негативное влияние на окружающую среду;

- ограниченный температурный режим действия;

- вызывает коррозию металлических конструкций;

- снижает сцепление шин с дорогой;

- негативно влияет на здоровье человека.

Комбинированные материалы, в отличие от химических, не только обладают антигололёдным эффектом, но и делают дорожное полотно более шероховатым, увеличивая коэффициент сцепления автомобильных колес с дорогой, то есть выполняют еще и функции фрикционных противогололёдных материалов. В основе таких противогололёдных материалов - соли, обычно NaCl, содержание которого в составе комбинированного реагента должно быть минимум 5%, иначе антигололёдное средство будет относиться к фрикционному типу ПГМ.

К достоинства комбинированных противогололёдных материалов можно отнести следующее:

- обладает свойствами и химических, и фрикционных материалов;

- присутствует плавящая способность;

- небольшая норма расхода;

- низкая коррозийная способность;

- снижение силы смерзания наледи с дорожным покрытием, благодаря присутствию абразивов.

При всей массе достоинств, комбинированные ПГМ обладают рядом недостатков:

- чёткое соблюдение технологии смешивания реагентов с абразивами;

- экология (чем ниже температура, тем выше процент реагентов);

- время на приготовление смеси, в период неблагоприятных погодных условий;

- хранение смешиваемых материалов.

Фрикционные (абразивные) противогололёдные материалы имеют принцип действия, который основывается не на таянии снежно-ледяного образования, а на повышении трения между дорожным полотном и колёсами автомобиля. В данную группу средств борьбы с гололёдом входят песок, гранитная и мраморная крошка, мелкофракционный щебень, отсев, шлаки.

К достоинствам абразивных (фрикционных) противогололёдных материалов можно отнести:

- низкая стоимость - цена на подобные материалы значительно ниже, чем на реагенты активного типа;

- экологичность - они не наносят никакого вреда окружающей среде, не портят почву, не губят растения, не нарушают экологическую обстановку, не оставляют после себя вредных химических отложений;

- моментальный эффект - с момента обработки дорожного полотна действие подобных противогололёдных материалов наступает моментально, то есть, нет необходимости ждать, пока лед растает;

- действие не зависит от температуры, то есть, и при 0є С, и при -50є С эффект от таких материалов будет одинаковым.

Недостатками абразивных материалов является:

- не смотря на то, что фрикционные материалы не нанесут вреда почве, они могут забивать канализационные стоки и засорять дренажные системы, что создаст дополнительные трудности для коммунальных служб по уборке обработанной территории по окончании зимнего периода;

- частицы материала, вылетая из под колес автомобиля, могут причинять вред технике, на которую они будут попадать, появляются царапины, сколы, трещины на покрытии;

- непродолжительное время работы материалов, приходится постоянно обновлять подсыпку.

3. Сравнительный анализ противогололёдных материалов

Более качественному содержанию автомобильных дорог в зимний период способствует применение противогололёдных материалов. Меры по уходу за дорогой принимаются или после того, как начнётся снег (борьба с гололёдом), или после получения прогноза, в соответствии с которым могут наступить такие условия, которые приведут к снижению сцепных качеств дорожного покрытия (превентивные меры).

Использование противогололёдных материалов в зимний период весьма актуально для многих стран и направлено на снижение травматизма и сокращение дорожно-транспортных происшествий. Для достижения высоких результатов используется системный подход, подразумевающий своевременный выбор наиболее результативного, экономически целесообразного и экологичного материала для обработки дорог. Выбор материала, также обуславливается погодными условиями. В связи с этим существуют принципиальные различия в видах применяемых материалов, их составе и технологиях обработки дорог. Согласно нормативным документам все применяемые в Российской Федерации противогололёдные материалы должны иметь санитарно-эпидемиологическое заключение, которое учитывают при принятии решения о применении того или иного реагента. Общеизвестно, что противоголоёдные реагенты представляют собой химически активные вещества, вызывающие коррозию металлических деталей и конструкций. В научной литературе широко освещены вопросы применения противогололёдных материалов с технической точки зрения, имеются работы по изучению влияния противогололёдных материалов на автотранспорт, дорожное покрытие и прочее. Большое внимание уделяется изучению влияния на почвенный покров и высшие растения.

Несмотря на длительный временной период применения противогололёдных материалов, литературные источники содержат противоречивые сведения об их влиянии на здоровье населения, объекты окружающей среды (почву и сопредельные с ней среды), домашних животных и др. Достаточно широко в литературе описано влияние противогололёдных материалов на растительность, произрастающую вдоль дорожных полотен. Высокие концентрации хлоридов изменяют природный химический баланс почв, тем самым способствуют подавлению роста и развития растений. Так, угнетающее воздействие эти материалов проявляется в их функциональных нарушениях: изменяется структура хлоропластов, уменьшается содержание крахмала, меняется процесс фотосинтеза. Перечисленные выше факторы приводят к снижению продуктивности растений, репродукции и видоизменению придорожных сообществ.

3.1 Сравнительный анализ химических материалов для борьбы с зимней скользкостью

Прежде чем приступить к сравнительному анализу противогололёдных материалов, нужно сравнить основные параметры химических материалов, применяемых для борьбы с зимней скользкостью (таблица 1).

Таблица 1. Сравнение параметров проивигололёдных химических материалов.

Название реагента	Расход (г/мІ)	Рабочая температура (?С)	Коррозийная активность (мг/см в сут.)	Цена (руб).за тонну	Класс опасности по ФККО
NaCl-техническая соль (Галит)	150-200	10-12	0,8	5000	3
MgCl (Бишофит)	35-150	25	1,29	20000	2
Ацетаты	40-80	45	0,14	90000	3
Многокомпонентные реагенты с формиатами (типа "Бионорд")	30-80	20	0,4	20000	4
Формиаты	40-70	19	0,1	30000	4

Разберём свойства наиболее распространённых химических противогололёдных материалов.

Хлорид натрия или техническая соль.

Одно из наиболее распространённых средств для борьбы с зимней скользкостью. Данную соль добывают либо выпариванием морской воды, либо карьерным способом. Отличается степенью очистки и размером частиц, чем меньше и чище, тем дороже. Для дорожных целей в ход идёт наиболее дешёвый, грязный хлорид натрия, такую соль, чаще всего называют "Галит" (рис.8). Такая соль плавит снег при температурах 10-12?С, при этом оставляя липкий нерастворимый осадок, который налипает на машины, обувь, металлические конструкции, здания.

Рисунок 8. Техническая соль "Галит".

Стоимость "Галит" составляет, порядка, 5000 рублей за тонну, что в 3-6 раз ниже, чем у остальных химических материалов, однако расход технической соли гораздо выше.

Кроме этого хлорид натрия достаточно агрессивен к металлоконструкциям и цементобетонным и асфальтобетонным покрытиям, что ускоряет их износ и требует расход на антикоррозийную обработку.

Также хлорид натрия способствует засолению почв, стоимость восстановления зелёных насаждений после его применения в десятки раз превышает стоимость самого реагента.

Хлорид магния (бишофит)

Если говорить о происхождении этого материала - это соль Древнего моря, которая более чем наполовину состоит из шестиводного хлористого магния, остальное - это примеси других солей и химических соединений. Плавит лёд, при температуре до 25?С, но содержит более 60 химических элементов, именно поэтому бишофиту (рис.9) присвоен 2 класс опасности.

Рисунок 9. Хлорид магния (Бишофит)

Обладает повышенной агрессивностью к металлам, разбалансирует почвенный состав, разрушает бетонные изделия.

Ацетаты.

Соли уксусной кислоты (рис.10). При очень низкой температуре кристаллизации, до - 45?С, щадящем действии на металл, их применение запрещено на территории населённых пунктов.

Рисунок 10. Ацетаты

При контакте с водой часть ацетата снова переходит в уксусную кислоту, что сопровождается характерным запахом и как показал печальный опыт использования этих химических материалов в населённых пунктах, запах уксуса приводит к удушью, головокружению, тошноте.

Является саамы дорогим реагентом.

Многокомпонентные противогололёдные химические материалы (типа "Бионорд").

Этот материал получил разработанный научными институтами сбалансированный состав, который минимизирует все отрицательные и максимизирует все положительные свойства солей. "Бионорд" (рис.11) имеет 4 класс опасности и рабочую температуру 20?С., низкую коррозийную активность.

Рисунок 11. Многокомпонентный противогололёдный материал "Бионорд".

При всех своих достоинствах эти материалы имеют в своём составе достаточное количество солей и обладают высокой стоимостью.

Формиаты.

Эта соль муравьиной кислоты (рис.12) люди стали использовать в качестве противогололёдного реагента, ещё, в 1940 году.



Рисунок 12. Формиаты.

В 1965 году американские учёные рекомендовали использование формиатов для борьбы с гололёдом, в качестве добавки в техническую соль, чтобы защитить дорожные и металлические поверхности от разрушения и коррозии, вызванных хлоридами.

Учитывая, что формиаты способны уменьшить негативные свойства хлоридов, в настоящее время широко используется в качестве компонента в солевых смесях, в чистом виде применяется на аэродромах, парковых и лесных зонах, особо важных охраняемых объектах.

По мнению некоторых учёных, может оказывать негативное воздействие на здоровье людей, имеет высокую стоимость.

Рассмотрев и сравнив основные виды химических материалов для борьбы со скользкостью и, учитывая основные критерии отбора - цена, расход, экология, коррозийная активность выбираем химический материал для дальнейшего сравнительного анализа.

Основным параметром для отбора химического материала является цена.

Первоначально, исходя из этого параметра и сравнивая остальные по коррозийной активности, экологии и расходу выбираем наиболее оптимальный вариант в виде технической соли "Галит".

3.2 Сравнительный анализ фрикционных материалов для борьбы с зимней скользкостью

Для выбора оптимального фрикционного материала для борьбы с зимней скользкостью, проведём сравнение абразивных материалов по основным параметрам (табл.2).

Таблица 2. Сравнение параметров противогололёдных фрикционных материалов.

Параметры сравнения	Фрикционные материалы
	Песок	Гранитная крошка	Мраморная кромка	Отсев
Воздействие на почву	Отсутствует	Отсутствует	Благоприятное	Отсутствует
Воздействие на дорожное покрытие	Отсутствует	Негативное	Отсутствует
Расход материала, г/мІ	100-400	100-400	100-400	100-400
Приблизительная стоимость материала, рублей/тонна	400-500	3000	2000	400-500
Температурный режим	Отсутствует	Отсутствует	Отсутствует	Отсутствует
Загрязнение ливневой канализации	Полное	Полное	Полное	Полное

Почти не вызывает сомнения, что применение плавящих составов показывает положительные показатели при содержании автомобильных дорог в зимний период.

В этой главе мы более подробно рассмотрим фрикционные противогололёдных материалы. Именно - песок, гранитную и мраморную крошку, отсев. В первую очередь следует отметить, что абсолютно все подобные средства являются инертными веществами, а значит, не могут расплавить лед

Песок.

Современные производители предлагают самые разные притивогололёдные средства, но одним из самых дешевых вариантов остается песок (рис.13). Это инертный материал, который увеличивает уровень сцепление шин автомобиля с дорогой и обеспечивает безопасность передвижения.

Рисунок 13. Песок

Песок - это сыпучий материал размером от 0,1 до 2,5 миллиметров. Сначала его добывают в карьерах, реках и озерах, а затем очищают от примесей путем просеивания или промывания. Песок, в отличие от твердых или жидких химических реагентов, - вещество природное. Его экологическая безопасность и доступная цена - основная причина популярности песка.

Гранитная крошка.

Применение гранита влечет за собой серьезные проблемы. Во-первых, так как гранит очень твердый материал, он приводит к преждевременному износу дорожного покрытия, образованию колеи, повреждает лакокрасочное покрытие кузовов и днищ автомобилей, провоцируя коррозию. Также гранитная крошка (рис.14) засоряет газоны - возникает необходимость в замене внушительных слоев почвы - до полуметра вглубь.



Рисунок 14. Гранитная крошка

Страдают и ливневые стоки - их очистка обходится городским властям в кругленькую сумму. Важно, что, вопреки распространенному мнению, повторное применение гранита практически невозможно. Очистить его очень сложно, так как он впитывает за сезон большое количество масел, бензина и грязи. В результате его отмывания образуются токсичные отходы, которые необходимо утилизировать, а это дорого. Более того, гранит за зиму чаще всего настолько измельчается, что использовать его повторно просто-напросто невозможно. Поэтому весной гранитный щебень отправляется прямиком на свалки.

Мраморная крошка.

Считается наиболее эффективным и безопасным фрикционным материалом. У нее есть ряд преимуществ перед гранитной - она мягче, а значит, при высоких нагрузках разрушается, не нанося вреда асфальтобетонному покрытию и автопокрышкам. Важно, что мраморная крошка (рис.15) безопасна для почв: она удобряет почву и улучшает ее фильтрацию, полностью разлагаясь под воздействием влаги, ветра и почвенных бактерий за 2-3 года. Также мрамор, в отличие от гранита, полностью соответствует нормам радиационной безопасности.



Рисунок 15. Мраморная крошка

Отсев.

Основным материалом в современном строительстве является камень. Натуральные камни применяются во множестве сфер, при выполнении различных видов работ. Отсев щебня - это материал, который остаётся при переработке твёрдых каменных пород (рис.16).

Рисунок 16. Отсев природного щебня

Основным достоинством является наименьший размер зёрен, относительно щебня и низкая стоимость. Согласно ГОСТ, который регламентирует производство щебня, фракции щебня не должны быть выше 5 мм в диаметре, соответственно, после просеивания частицы от 5 мм и ниже попадают в отсев

Песок, отсев, гранитную и мраморную крошку нельзя применять на чистом или обледенелом покрытии, так как коэффициент сцепления, при их нанесении на такую поверхность, падает - возникает "роликовый" эффект. Кроме того, ветер и воздушные потоки от проезжающих автомобилей быстро сдувают песок и подобные материалы с дороги.

Использовать фрикционные противогололёдные материалы желательно, только на уплотненной заснеженной поверхности и только на дорогах с невысокой интенсивностью движения. В подобных случаях мраморный, гранитный щебень и другие фрикционные материалы, при условии правильного подбора гранулометрического состава, создают шероховатость, сокращая тормозной путь.

Фрикционный способ применяют, преимущественно, на дорогах (участках) III - IV - V категорий, а также на дорогах, расположенных в регионах с продолжительными и устойчивыми низкими температурами или, где использование отдельных химических противогололёдных материалов запрещено.

Согласно таблице сравнения основных параметров фрикционных материалов, становится очевидно, что, практически, единственным отличием является цена материала. Исходя из этого параметра, для дальнейшего анализа противогололёдных материалов, выбор, аргументировано, ложится на песок и отсев. Выбираем из двух материалов, материал с более крупными частицами, чтобы обеспечить больший коэффициент сцепления шин с автомобильной дорогой, то есть отсев природного щебня.

4. Сравнительный анализ противогололёдных материалов для использования на территории АО "ЕВРАЗ НТМК"

Согласно договору "ДГНТ 3-008248 возмездного оказания услуг по содержанию, благоустройству и озеленению территории" с АО "ЕВРАЗ НТМК", в зимний период должна производиться регулярная подсыпка автомобильных дорог, тротуаров, остановочных комплексов мелкофракционным щебнем (шлаком).

В этом же договоре прописана обязанность заказчика - обеспечить исполнителя, на зимний период, мелкофракционным щебнем (шлаком) в объёме 7500 тонн.

В качестве мелкофракционного щебня (шлака) поставляется доменный шлак фракцией 0-10 мм.

ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат - АО "ЕВРАЗ НТМК" является одним из крупнейших в России металлургических комбинатов с полным производственным циклом, включающим коксохимическое, доменное и конвертерное производства, ряд сталепрокатных цехов. АО "ЕВРАЗ НТМК":

- одно из крупнейших предприятий по выпуску металлопроката для железнодорожного транспорта (рельсы, колеса, бандажи, различные профили для вагоностроения);

- единственный в России производитель двутавров с колонным профилем с параллельными гранями полок.

- производитель конструкционного проката, трубной заготовки, колец для машиностроения, помольных шаров: всего около 800 профилеразмеров из 150 марок стали;

- производитель различных химических продуктов, стройматериалов из металлургических шлаков, продуктов разделения воздуха (кислород, аргон, криптоно-ксеноновая смесь).

Рассматривая образование и уровень переработки металлургических отходов доменного и сталеплавильного производств, узнаём, что АО "ЕВРАЗ НТМК" обладает специфической технологией сквозного металлургического цикла, связанной с переработкой ванадийсодержащего титаномагнетитового сырья, что отражается на особенностях работы доменного и сталеплавильного передела. Это предопределяет более высокий уровень образования доменного шлака, который полностью перерабатывается на щебень (рис.17).

Рисунок 17. Доменный щебень.

Доменный шлак, который в дальнейшем перерабатывается в щебень различных фракций.

Общие характеристики доменный щебня.

Способность поглощать и удерживать воду - это основное свойство данного продукта. Водопоглащение - это свойство, которое может быть как желательным, так и нежелательным в зависимости от цели использования материала. Щебень из гранита крупной и средней величины обладает малым водопоглащением, что позволяет использовать его в качестве дренажа. Доменный щебень, наоборот, имеет свойство усиленно поглощать воду. Именно поэтому его часто используют в производстве дорожных покрытий.

- Из-за высокого поглощения влаги продукт с легкостью поддается трамбовке, при этой экономится работа специализированной техники для трамбовки более чем на 20%.

- Дорожные покрытия, сделанные, с использованием доменного щебня быстрее высыхают и уплотняются из-за наличия в продукте вяжущих веществ.

- Такая техническая характеристика, как коэффициент прочности, доменного щебня сопоставима с его гранитным аналогом.

- Доменный щебень дробится намного лучше, чем гранитный. При перевозках гранитный щебень крошится, в результате чего увеличивается количество пыли мелкой фракции. Увеличения пылевой фракции в щебне из гранита приводит к прямым потерям продукта.

- Плотность доменного щебня сходна с плотностью природного каменного материала, находится в диапазонах от 2,6г/смі до 3,5г/смі.

Доменный щебень производится благодаря текущему выходу сырья из доменного шлака, а также в результате дробления и сортировки шлаков. Применение современного оборудования для добычи и дробления доменного щебня даёт возможность произвести из него высококачественный материал.

И всё же, доменный шлак из которого производится доменный щебень, является вторичным сырьём, отходом чёрной металлургии. Как у любого отхода у него существует класс опасности по ФККО, который относит отходы к категориям опасных и неопасных. Доменный шлак, как отход при производстве чугуна является отходом 4 класс опасности. Четвёртый класс опасности называют малоопасным. Отходы, отнесённые к этому классу, обладают следующими свойствами:

- оказывают небольшой уровень негативного воздействия на экосистему;

- самостоятельно разлагаются от 3 до 10 лет;

- после их устранения природа может полностью восстановиться в течение нескольких лет.

Как любой материал, доменный шлак имеет свои достоинства и недостатки. К достоинствам доменного шлака можно отнести:

- дробимость;

-плотность;

- минимальное присутствие пылеватых частиц;

- цена.

К недостаткам относятся:

- меньшая прочность, чем натуральных материалов;

- может иметь невыгодную форму зёрен.

Самыми ярким достоинствами доменного щебня, в качестве противогололёдного материала на территории АО "ЕВРАЗ НТМК", является его неиссякаемое количество и цена.

Транспортная логистика отработана до мелочей - после выхода из доменного производства шлак железнодорожным транспортом доставляется в цех переработки шлаков АО "ЕВРАЗ НТМК", где, в соответствии с современными технологиями производится доменный щебень различных фракций. После чего, думпкарами, следующими транзитом, в производственные цеха комбината, щебень завозится на пескобазу дорожной службы комбината. Расходы на переработку шлака и доставку щебня к базе хранения сводятся к минимуму.

Самый яркий недостаток доменного щебня - это загрязнение ливневой канализации, дренажных систем, водопропускных труб. Нельзя обойти стороной и весеннее содержание автомобильных дорог, когда после таяния снега неубранный в течении зимы щебень остаётся на дорогах и тротуарах, что ведёт к огромным трудовым затратам дорожной службы и создаёт определённые сложности для движения пешеходов и автотранспорта.

Исходя из всех данных, указанных выше, проведём сравнение, по основным параметрам, доменного щебня и выбранных из Главы 3 химических и фрикционных материалов, как противогололёдных материалов для использовании на территории АО "ЕВРАЗ НТМК" (табл.3)

Таблица 3. Сравнение параметров противогололёдных материалов для применения на территории АО "ЕВРАЗ НТМК".

Основные параметры	Противогололёдные материалы
	Техническая соль	Отсев природного щебня	Доменный шлак
Температурный режим, ?С	10-12	Отсутствует	Отсутствует
Загрязнение ливневой канализации	Отсутствует	Полное	Полное
Влияние на экологию	Полное	Отсутствует	Отсутствует
Влияние на дорожное покрытие	Полное	Отсутствует	Отсутствует
Влияние на сцепление шин с покрытием	Частично	Положительное	Положительное
Упреждающий фактор	Присутствует	Отсутствует	Отсутствует
Цена, рублей/тонна	5000	400-500	min
Коррозийная активность	Полная	Отсутствует	Отсутствует

Проводим сравнительный анализ материалов по основным параметрам. Фрикционные материалы, схожи по всем параметрам, кроме цены, что имеет немаловажное значение, учитывая объёмы россыпи противогололёдного материала на территории комбината. В задачу НИР входит выбор противогололёдного материала с учётом конкретных факторов, один из которых - преобладающее движение определённого автотранспорта. Также, надо учитывать направленность промышленного предприятия - чёрная металлургия, которая подразумевает транспортировку большого количества тяжелых грузов и материалов, соответственно и наличие тяжёлых машин и механизмов. Естественный рельеф в значительной степени нарушен и спланирован насыпными грунтами при строительстве производственных корпусов АО "ЕВРАЗ НТМК" (существенный перепад высот), что особенно затрудняет движение грузового автотранспорта в зимний период. Поэтому отсев, из-за небольшого диметра зёрен, не создаст нужного сцепления автомобильных шин грузовых машин при передвижении по территории комбината. Именно поэтому, затяжные спуски-подъёмы и крутые повороты на подъездах к основным производственным цехам, во время неблагоприятных погодных условий, посыпаются доменным шлаком фракции 10-20 мм.

Делаем вывод - отсев природного щебня не подходит для борьбы с зимней скользкостью на территории Нижнетагильского металлургического комбината.

Проводим анализ, выбранных для сравнения, химического и фрикционного материала, в частности, технической соли "Галит" и доменного щебня.

В соответствии с данными дорожной службы АО "ЕВРАЗ НТМК", за последние 4 года, в среднем, в течении зимнего периода, для борьбы с зимней скользкостью на автодороги, тротуары комбината рассыпается 4634 тонн шлакового щебня (приложение 1).

В тоже время, в течении осенне-зимнего, зимнего и весенне-зимнего периода, с территории комбината вывозится, по данным за 4 года, в среднем за сезон, снега в количестве 28519 мі и шлака в количестве 725 тонн (приложение 2). Принимая во внимание, что в вывезенном с территории комбината снеге, при интенсивной россыпи, шлакового щебня содержится, приблизительно 10%, вычисляем количество вывезенного шлака. Коэффициент перевода мі снега в тонны принимаем, как 0,5:

28519*0,5*0,1=1426 тонн.

К этому результату прибавляем количество вывезенного смёта:

1426+725 =2151 тонна, при коэффициенте погрешности 0,15, получаем 1829 тонн убранного шлака в период зимнего содержания.

Практически 40% высыпанного, в качестве противогололёдного материала, доменного шлака вывозится с комбината в зимний период, до наступления таяния снегов. Однако, оставшееся количество щебня, существенно, осложняет работу дорожной службы по очистке территории комбината с наступлением весны. Для ускорения проведения работ по очистке территории, в весенний период, каждый год, организуются субботники из числа не занятых в производстве инженерно-технических работников, с помощью которых, уже к майским праздникам дороги и территория комбината радуют чистотой (рис.18).

Рисунок 18. Автодорога №2 АО "ЕВРАЗ НТМК", после очистки в весенний период

Исходя из данных таблицы 3, техническая соль имеет, только одно преимущество перед фракционными материалами - упреждающий эффект. То есть, при получении неблагоприятного прогноза, производится обработка автомобильных дорог химическим реагентом и при выпадении снега соль начинает работать, как плавящий компонент и не даёт образоваться наледи, накатам, что существенно улучшает обстановку на дорогах и снижает количество смёта для уборки в весенний период.

Делаем вывод - практически по всем основным параметрам материала, доменный щебень является оптимальным вариантом, в качестве противогололёдного материала на территории АО "ЕВРАЗ НТМК".

Заключение

В ходе написания научно-исследовательской работы были рассмотрены способы и виды борьбы с зимней скользкостью.

Изучена нормативная и техническая литература по противогололёдным материалам, чёрной металлургии, содержанию дорог.

Было проведено сравнение основных параметров химических и фрикционных материалов для борьбы с зимней скользкостью. Исходя из этих параметров, были выбраны материалы для дальнейшего сравнительного анализа с целью определения подходящего для использования в качестве противогололёдного материала на территории АО "ЕВРАЗ НТМК".

С учётом направленности предприятия, его рельефом, преимущественным движением грузового автотранспорта подобран оптимальный противогололёдный материал для борьбы с зимней скользкостью.

Вывод - для определения самого оптимального способа борьбы с зимней скользкостью на территории промышленного предприятия, в будущем, следует учитывать не только дешевизну и доступность притивоголоёдного материала, но и его влияние на стоки ливневой канализации, её очистные сооружения, засорённость.

Рекомендации - экспериментально пробовать применять химические реагенты упреждающего действия, в период первых снегопадов, вырезке снега механизированным способом и таяния снегов на территории АО "ЕВРАЗ НТМК". Эти действия помогут снизить россыпь щебня в период межсезонья, до установления снежного покрова, существенно облегчат работу тяжёлой техники при механизированной вырезке снега и ускорят таяние снегов в весенний период. Химические средства рекомендуется применять, только на автомобильных дорогах и, только, в ограниченных количествах. На тротуарах, во избежание попадания реагентов на почву применять нежелательно, также следует ограничивать применение химического реагента в местах массового скопления людей.

Список литературы

1. СП 396.1325800.2018 Улицы и дороги населённых пунктов

2. ГОСТ Р 50597-2017. Дороги автомобильные и улицы. Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения.

3. Содержание автомобильных дорог: монография - Екатеринбург: Урал. Гос. Лесотехн. Ун-т, 2017.- 215с.

4. Договор № ДГНТ 3-008248 возмездного оказания услуг по содержанию, благоустройству и озеленению от 10.12.2013

5. ГОСТ 33387-2915 Дороги автомобильные общего пользования. Противогололёдные материалы. Технические требования.

6. СП 37.13330.2012 Промышленный транспорт. Актуализированная редакция СНиП 2.05.07-91.

7. ОДМ Руководство по борьбе с зимней скользкостью.

8. ГОСТ 31242-2010 Материалы строительные нерудные из отсевов дробления плотных пород припроизводстве щебня. Технические условия.

9. ГОСТ 5578-94 Щебень и песок из шлаков чёрной и цветной металлургии для бетонов. Технические условия (с Поправкой).

10. Темников В.В., Калимулина Е.Г., Тлеугабулов Б.С. Анализ образования и переработки металлургических отходов в АО "ЕВРАЗ НТМК" // Чёрные металлы 2018. №7 с 21-23.

Размещено на Allbest.ru

...