состав противогололедного водного раствора для обработки поверхности дорог

Формула изобретения

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

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

Описание изобретения к патенту

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Плотность раствора при 20°С 1,24 г/м³

Температура замерзания -50°С

рН 6,7-7

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

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

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

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

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

Результаты испытаний приведены в таблице 1.

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

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

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