Введение к работе
Проблеме совершенствования организационно-технических мероприятий по зимнему содержанию автомобильных дорог в настоящее время уделяется приоритетное внимание во всех странах, на территории которых наблюдаются гололедные явления и снежные отложения. С переходом мировой цивилизации на устойчивую систему развития выбор средств борьбы с зимней скользкостью определяется в первую очередь их воздействием на окружающую среду.
Применение только абразивных материалов в виде посыпок песка, щебня, шлаковой мелочи приводит к существенному загрязнению придорожной полосы пылью при уносе материала воздушными потоками с поверхности дороги, а в весенний период возникает необходимость сбора отработанных материалов. Кроме того, абразивные материалы имеют ограниченный срок эффективного действия, для увеличения которого требуется дополнительное количество посыпок материалов.
Применение химических реагентов (солей) вызывает загрязнение почвы, грунтовых и поверхностных вод, угнетение растительности и коррозию материалов покрытия, арматуры, всех металлических частей транспортных средств, элементов ограждений, подземных коммуникаций.
Негативное действие солей растянуто во времени и поэтому может обладать кумулятивной способностью. К тому же эффективное применение хлоридов ограничено температурным интервалом от +4Сдо -7С. а значительная их часть сдувается воздушным потоком и уносится колесами транспортных средств.
В качестве антигололедных средств широкое распространение получила практика смешивания сухой соли с абразивными материалами. Однако и она имеет ряд недостатков, требует постоянной подсыпки и эффективна лишь при высокой влажности воздуха.
Отрицательное воздействие на окружающую среду можно снизить, используя органические соединения карбомида с мочевиной, которые обладают малой агрессивностью к металлам и относительно безопасны. Однако в этом случае происходит накопление нитратов в растениях, удобрения слеживаются, легко сдуваются с покрытия, а их стоимость значительно выше стоимости хлоридов. При использовании спиртов и гликолей загрязнение окружающей среды ниже, но' они легко испаряются, стоят дороже, пожароопасны, активи-
зируют коррозию, снижают содержание кислорода в воде и почве придорожной полосы.
Организация работ по зимнему содержанию учитывает особенности отдельных участков дорог в зависимости от протяженности снегозаносимых участков, с более интенсивным и частым образованием гололеда, особенностей погоды на различных участках дороги.
- Принцип действия всех перечисленных средств борьбы со скользкостью основан на разрушении сил сцепления ледяной корки с материалами покрытия. Для всех применяемых химических реагентов общим недостатком является негативное экологическое и коррозийное воздействие.
В результате исследований специалистов РосдорНИИ был разработан новый материал - «Грикол», для введения в асфальтобетонные и черные щебеночные смеси при их изготовлении. Этот реагент позволяет предупредить сцепление льда и снежного наката с поверхностью покрытия и придает ему стабильные антигололедные свойства. Он предотвращает повторное льдообразование при перепадах температур, в 2-3 раза снижает коррозионное воздействие на металлы и на 40 % вредное воздействие на окружающую среду. «Грикол» получают в результате совместного помола хлоридов с гидрофоби-затором в сыпучей консистенции. В асфальтобетонных смесях он играет роль заполнителя, который вместе с вяжущим образует битумоминеральный раствор.
Осенью 1995 г. по заданию Федерального Дорожного Департамента на пятикилометровом участке дороги Воронеж - Луганск было уложено покрытие с антигололедным покрытией «Грикол». Одновременно во ВГАСА совместно с фирмой «Грикол-ЛТД» была разработана программа полевых и лабораторных исследований. В период строительства экспериментального участка контролировалась степень уплотнения смеси и сцепления верхнего слоя покрытия с нижним. Для приготовления асфальтобетонной смеси использовались битум БНД 60/90, гранитный отсев 0-5 мм, песок'речной и «Грикол».
В ближайшей перспективе существующие технологии не смогут обеспечить безопасность дорожного движения при зимнем содержании дорог. Поэтому необходимо создание новых более эффективных технологий строительства экологически безопасных антигололедных покрытий дорог, которые позволят не только снизить потребность в мощных снегоуборочных машинах и затраты на содержание дорог в зимний период, но и существенно улучшить
транспсртно-эксплуатационные и экологические качества*дорог. Это выдвигает рассматриваемую проблему в число важнейших народнохозяйственных и социальных задач, подчеркивая ее актуалыюсть.
Тема диссертации посвящена проблеме предупреждения и борьбы с зимней скользкостью и способствует разработке ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий устройства поверхностной обработки с антигололедным реагентом.
Научная новизна работы состоит в теоретическом обосновании и экспериментальном подтверждении эффективности методов предотвращения льдообразования с использованием нового материала и разработки технологии его применения для устройства поверхностной обработки асфальтобетонных покрытий, включая:
обоснование зависимостей, определяющих влияние антигололедного наполнителя «Грикол» на диффузионные процессы в слое поверхностной обработки покрытия, полученных в" результате решения теоретических и прикладных задач;
разработку методики, позволяющей оценивать коррозийное воздействие антигололедного наполнителя «Грикол», а также сцепные качества поверхностной обработки в обеспечении устойчивости автомобиля;
разработку и обоснование ресурсосберегающей и экологически безопасной технологии устройства поверхностной обработки.
Достоверность научных положений, содержащихся в диссертационной работе, подтверждена экспериментальными данными, полученными в лаборатории ВГАСА, на построенных участках дороги, а также результатами эксплуатации участков с антигололедным слоем поверхностной обработки. При проведении исследований использованы современные стандартные методики, аппаратура и вычислительная техника.
Практическая ценность включает научно обоснованную технологию устройства ресурсосберегающих и экологически безопасных антигололедных слоев поверхностной обработки и методики испытания их свойств.
Подтвержденный экономический эффект, полученный от внедрения разработанного метода по устройству поверхностной обработки, составил 26,65 млн. руб. на 1 км дороги (в ценах 1997 г.).
Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные ее разделы .докладывались и получили одобрение: на научно-технических конференциях в Воронежской государственной архитектурно-строительной ака-
демии (1995...1998 гг.); в Воронежской государственной лесотехнической академии (ВГЛТА 1997); на молодежном Российском научном симпозиуме (Воронеж, 1997), на Российской научно-практической конференции (С.Петербург, 1997).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 16 статей.
На защиту выносятся теоретическое обоснование диффузионных процессов взаимодействия антигололедного реагента со снежно-ледяными образованиями на поверхности слоя поверхностной обработки и экспериментальное подтверждение возможностей строительства экологически безопасной поверхностной обработки с антигололедными свойствами.
Структура и объем работы. Диссертация включает 5 разделов, объемом 176 с, 19 рис., 44 таблицы, список 71 использованных источников, приложения.
