Химические материалы и технология их приминения

Для устранения снежно-ледяных отложений применяют твердые и жидкие хлориды, различные отходы промышленности.

Техническая поваренная соль NaCl - наиболее распространенная в приро­де соль (каменная, cамоосадочная) в виде минералов галита и сильвини­та. Из сырья поваренной соли вы­пускают пищевую, содержащую бо­лее 93-99,7% NaCl, и техническую соль, содержащую более 93% NaCl. Для борьбы с зимней скользкостью используют молотую соль круп­ностью от 1,2 до 4,5 мм.

Техническая соль силъвинитовых отвалов КС1, NaCl - кристалличес­кий продукт, отход производства ка­лийных удобрений. Этот продукт, накопленный в огромных количест­вах в отвалах калийных комбинатов содержит от 90 до 95% в основном хлористого натрия, 2-3% хлористо­го калия и 0,5-1% хлористого маг­ния. Частицы соли сильвинитовых отвалов имеют крупность до 4 мм при наличии включений крупностью до 10 мм. Недостатки этого про­дукта - высокая влажность (8-12%), слеживаемость при положительной температуре и смерзаемость при низкой отрицательной температуре.

Хлористый кальций СаС12 – побоч­ный продукт содового производст­ва. Частицы его похожи на чешуйки диаметром около 15 мм и толщиной 1 мм, поэтому он называется чешуи-рованным и содержит 67% хлорис­того кальция.

Хлористый кальций фосфатированный (ХКФ) - смесь чешуированного хлористого кальция с ингибитором (суперфосфатом). Добавка 5-7% ин­гибитора (от массы соли) существен­но снижает коррозионное действие хлоридов.

Стоимость хлористого кальция на­много выше, чем хлористого натрия. Кроме этого, СаС12 более дефицит­ный и агрессивный материал, поэто­му создают смеси оптимального хлоридного состава, применяемые при более низких температурах, чем чистая соль NaCl. Исследования Гипродорнии показали, что оптималь­ны смеси состава NaCl: CaCl2 как 88:12 при условии применения чешуированного хлористого кальция.

Крупный недостаток твердых хло­ридов - их слеживаемость, так как при определенных влажностно-температурных условиях она адсорби­рует (поглощает) влагу из возду­ха. Способность соли впитывать воду называется гигроскопичностью. Увлажнение соли происходит толь­ко тогда, когда влажность воздуха выше гигроскопического порога для данной соли. Этот порог составляет для хлористого натрия 75% относи­тельной влажности воздуха, для хло­ристого кальция и ХКФ-22%. Это означает, что СаС12 и ХКФ практи­чески всегда впитывают воду из воз­духа. На поверхности каждой части­цы образуются новые кристаллы со­ли, которые служат как бы спайками между зернами соли, что и приво­дит к ее омоноличиванию. Поэтому. СаС12 и ХКФ можно перевозить только в полиэтиленовых мешках или другой закрытой таре и хранить в закрытых складах.

Жидкие хлориды для борьбы с зим­ней скользкостью широко применя­ют в виде естественных и промыш­ленных рассолов, а иногда и искусст­венно приготавливаемых растворов. Жидкие хлориды пригодны только с концентрацией солей более 150 г/л, т. е. с содержанием основного вещест­ва более 15%. Нельзя проводить работы по борьбе со скользкостью при температуре воздуха ниже тем­пературы замерзания жидкого хло­рида, т.е. от — 10 до — 17°С для рассолов различного вида и кон­центрации.

Жидкие естественные рассолы ши­роко распространены на территории СССР. Они залегают на глубине 800-1000 м в артезианских бассей­нах (пластовые воды), содержатся в соленых озерах и лиманах. Естест­венные рассолы многокомпонентны с преобладанием ионов кальция, натрия, магния. Добычу рассолов производят из скважин, которые мо­гут эксплуатировать сами дорожные организации. Примером организа­ции такой добычи может служить опыт дороги Москва-Ленинград, которая по предложению Гипродорнии заказала бурение скважины глу­биной 1300 м, из которой ежедневно можно получать до 100 м3 природ­ного рассола с содержанием солей более 200 г/л. Пластовые воды с вы­соким содержанием хлоридов часто получают на нефтяных месторожде­ниях как отходы при добыче нефти. Кроме того, жидкие хлориды полу­чают в виде отходов химического и других промышленных произ­водств.

Помимо перечисленных материа­лов, для борьбы с зимней скольз­костью применяют такие природные материалы, как зубер, бишофит, сильвинит, карналит, каинит, а так­же другие твердые или жидкие про­дукты, являющиеся отходами про­мышленности и содержащие не ме­нее 25% хлориды натрия, кальция и магния. На применение местных ма­териалов нужно получить разреше­ние санитарно-эпидемиологической станции.

Учитывая большое разнообразие твердых и жидких химических реаген­тов, разработаны каталоги, нормы и условия их применения. Пример та­ких норм приведен в табл. 10.5.

Для распределения твердых и жид­ких хлоридов применяют комбини­рованные дорожные машины с уни­версальным оборудованием. Летом их используют для мойки и очистки покрытий, зимой с их помощью рас­пределяют смеси и очищают покры­тия. Оборудование этой машины по­зволяет выполнять: снегоочистку ши­риной захвата 3 м; распределять песчано-соляные смеси в объеме до 3 м³ при ширине посыпки до 8,5 м; подметать покрытия шириной за­хвата 2,2 м; поливать и мыть по­крытия при расходе воды до 6 м³; распределять жидкие противоголо­ледные материалы (рассолы) при ширине захвата 7 м, рабочая ско­рость до 40 км/ч. Перспективен распределитель твердых хлоридов ЭД-403 на базе ЗИЛ-133 объемом бункера 5 м³ и шириной распределе­ния 10 м. Кроме того, готовится к серийному производству дорожная машина многоцелевого назначения МАШ-100, которая сможет распре­делять твердые и жидкие противо­гололедные материалы.

Агрессивные свойства хлоридов.Твердые и жидкие хлориды, при­меняемые для борьбы с зимней скользкостью, обладают агрессив­ной химической способностью: раз­рушают металлические поверхности автомобилей, поверхность цементо­бетонных покрытий в раннем воз­расте, бордюры, железобетонные эле­менты мостов, ливнестоки; отрица­тельно влияют на рост деревьев, зерновых культур и другую придо­рожную растительность. Поэтому нормы применения хлоридов для борьбы с зимней скользкостью стро­го ограничены. Зарубежный и оте­чественный опыт показывает, что установленные в табл. 10.5 нормы ниже предельно допустимых по требованиям охраны природы и окру­жающей среды. Превышение этих требований происходит при распределении хлоридов значительно боль­ше установленных норм или при нарушении правил хранения, погруз­ки и транспортировки хлоридов.

Попытки отказаться от хлоридов для борьбы с гололедом предприни­мались во многих странах, однако стоимость зимнего содержания при этом увеличивалась в 3 раза и более вместе с увеличением числа дорожно-транспортных происшествий [4].

Для снижения интенсивности кор­розии металлов в хлоридную среду добавляют замедлители коррозии-ингибиторы. Исследованиями Гип­родорнии [29] выявлены наиболее доступные ингибиторы, которые це­лесообразно применять при борьбе с зимней скользкостью: гексаметафосфат натрия, одно- и двухзамещенный фосфат натрия и суперфосфат. Все эти добавки нетоксичны, не вре­дят зеленым насаждениям, не влия­ют отрицательно на свойства до­рожных покрытий. В твердые хлори­ды добавляют 2-3% однозамещенного фосфата натрия или 5-7%

двух-замещенного или простого су­перфосфата. При использовании жид­ких рассолов нормы ингибиторов снижают: 0,5-1% одно- или двух-замещенного фосфата натрия или гексаметофосфата.

Многочисленные наблюдения в СССР и за рубежом показали агрес­сивное влияние хлоридов только на цементобетонные покрытия, причем в раннем возрасте-до 3 лет. Агрес­сивность проявляется в нарушении прочности поверхности дорожных плит (монолитных или сборных), шелушении и возникновении рако­вин. Пока не разработаны эффектив­ные методы устранения химической коррозии цементобетона. Частичный эффект достигается при применении воздухововлекающих добавок около 0,1 % к весу цемента (мылонафт, абиетиновая смола, сульфитно-спир­товая барда и др.).

Поэтому применять хлориды для борьбы с зимней скользкостью мож­но на цементобетонных покрытиях, построенных с воздухововлекающими добавками, в том случае, если такие покрытия имеют возраст не менее одного года, а на цементо­бетонных покрытиях, построенных без воздухововлекающих добавок, когда их возраст более трех лет