Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
1 монета
docx

Студенческий документ № 040051 из МАДИ

Введение

Рост автомобилизации в нашей стране предъявляет все более высокие требования к содержанию автомобильных дорог. Особенно ухудшаются условия для движения автомобиля в зимнее время, когда на дорожном покрытии образуются снежно-ледяные образования (дальше СЛО) или происходит обледенение покрытия.

Поэтому вопрос о предупреждении и ликвидации зимней скользкости на автомобильных дорогах, а, следовательно, и задача повышения технической эффективности применения твёрдых химических противогололёдных реагентов являются важными и актуальными в настоящее время.

В зимний период количество ДТП возрастает в несколько раз по сравнению с летним периодом. Виной тому служит состояние дорожного покрытия. Транспортно-эксплуатационные качества дорожного покрытия снижаются из-за снежно-ледяных образований. Снежно-ледяные образования можно разделить на виды:

- стекловидный лёд - появляется на покрытии в виде гладкой стекловидной пленки толщиной 1 - 3 мм при различных погодных условиях и изредка в виде матовой белои? шероховатой корки толщиной до 10 мм и более. Отложения стекловидного льда имеют плотность от 0,7 до 0,9 г/ см3, а коэффициент сцепления составляет от 0,08 до 0,15. Этот вид зимней скользкости является наиболее опасным. Отложения льда в виде матово-белои? корки имеют плотность от 0,5 до 0,7 г/см3;

- чёрный лед - вид зимней скользкости, возникающий на сухой поверхности автомобильной дороги в виде ледяной пленки за счет сублимации водяного пара из воздуха при температуре поверхности автодороги ниже 0 C и ниже температуры точки росы;

- снежный накат (уплотнённый снег) - слой снега на проезжей части дороги, уплотнённый колёсами проезжающих транспортных средств. Он может иметь различную толщину - от нескольких миллиметров до нескольких десятков миллиметров - и плотность от 0,3 до 0,6 г/см3. Коэффициент сцепления шин с поверхностью снежного наката составляет от 0,1 до 0,25;

- рыхлый снег - неуплотнённый слой снега, образующийся на проезжей части дороги, обочинах, тротуарах во время снегопада и (или) метели. откладывается на дорожном покрытии в виде ровного по толщине слоя. Плотность свежевыпавшего снега может изменяться от 0,06 до 0,20 г/см3. В зависимости от содержания влаги снег может быть сухим, влажным и мокрым. При наличии слоя рыхлого снега на дорожном покрытии коэффициент сцепления шин с покрытием снижается до 0,2.

Наличие на покрытии каждого из этих видов зависит от конкретных метеорологических условий: температура воздуха, температура покрытия, интенсивность снегопада, влажность и т.д., но ликвидация СЛО, зачастую, имеет одну технологию. Количество случаев образования зимней скользкости зависит от климатических условий и места положения дороги (низины, возвышенности, городские условия и т.д.). В зависимости от условий во II дорожно-климатической зоне частота возникновения снежных и снежно-ледяных образований составляет около 95 и непосредственно ледяных около 6.

На скорость и безопасность дорожного движения влияет ряд факторов. Одним из важнейших является взаимодействие шины с покрытием, которое оценивается коэффициентом сцепления ?.

Коэффициент сцепления характеризует относительную скользкость между шинами автомобиля и дорожным покрытием. Максимальная скользкость возникает при образовании на дорожном полотне ледяной пленки, наличии раствора реагентов, снежно-ледяных образований. В этом случае практически исчезает вторая составляющая при взаимодействии колеса с покрытием (первая молекулярное взаимодействие) - сила деформации резины. Все это ведет к снижению дорожно-транспортной безопасности и увеличению количества ДТП. При гололеде необходимый коэффициент сцепления, который должен обеспечиваться в зоне взаимодействия колеса с покрытием, может варьироваться 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. На практике же коэффициент сцепления на обледенелых покрытиях изменяется от 0,05 до 0,1. Резко увеличивается риск возникновения ДТП - аварий, столкновений, заносов, съездов на обочины. Весьма важным последствием недопустимого состояниям покрытия в наиболее опасный зимний период является уменьшение дорожно-транспортной безопасности, особенно возрастающая угроза здоровью и жизнедеятельности людей. Вот почему борьбе с зимней скользкостью и изучению процессов ее образования уделяется особое внимание множества ученых и специализированных организаций.

Как известно, основными способами борьбы с зимней скользкостью являются: тепловой, фрикционный, механический; химический и комбинированный. В настоящее время наиболее эффективным считается химический способ ликвидации зимней скользкости, который основан на распределении противогололедных реагентов (ПГР).

Химический способ предполагает следующие варианты применения химических реагентов:

- внесение реагентов для придания сыпучих свойств снегу, при этом достигается и снижение сил смерзания снега с покрытием до такой величины, при которой сдвигающие усилия уборочных машин обеспечивают качественное отделение снежно-ледяных образований от поверхности покрытия;

- распределение реагентов для предупреждения образования скользкости и плавления льда на покрытии при образовании скользкости.

Было проведено значительное количество исследований, составлено множество композиций реагентов, противогололедных покрытий и т.д. Требования к ПГР во многих странах идентичны: низкая температура эвтектики, высокая плавящая способность, минимальная экологическое воздействие, низкая коррозионная активность при взаимодействии с металлическими частями транспорта и дорожных сооружений. Однако основным требованием к противогололедным реагентам при их применении является обеспечение требуемого для безопасного и комфортного движения коэффициента сцепления.

Основное свойство противогололедных химических реагентов - плавящая способность, которая является функцией температуры, концентрации и вида реагента. Известно достаточно много химических веществ, которые обладают внутренней энергией, способной плавить лед, снег в значительном диапазоне отрицательных температур. Целый ряд из них, отвечающий экологическим, стоимостным, дорожно-эксплуатационным требованиям применяется в дорожной практике, как противогололедный реагент.

В процессе плавления льда растворы разбавляются, снижают концентрацию. Разбавленные растворы замерзают при более высоких температурах, и на покрытии образуется скользкость. С этим сталкиваются дорожные организации, перешедшие на чистый хлорид натрия, когда дождь или талые воды снижают концентрацию раствора.

Эффективность взаимодействия химических реагентов со снегом или льдом зависит от вида реагента и температуры его применения.

Существуют различные методики оценки влияния ПГР на сцепные качества дорожных покрытий при образовании на покрытии раствора реагента, в результате выполнения основной его задачи - расплавления СЛО. Благодаря подобным исследованиям многими специалистами было отмечено весьма интересное явление, возникающее при применении большинства современных ПГР. Так называемый эффект последействия реагента, которое влечет за собой существенное снижение главного параметра - коэффициента сцепления. Эффект последействия заключается в том, что сцепные характеристики покрытия снижаются при образовании на нем пленки раствора реагента. Появление раствора на дорожном покрытии может происходить вследствие различных причин: пленка концентрированного раствора реагента, распределяемого при активном или предупреждающем способе борьбы с СЛО.

Находясь на поверхности покрытия, пленка раствора подвергается активному воздействию со стороны многочисленных внешних факторов и основным из них является автотранспорт. Колеса автомобилей разбрызгивают реагент, выдавливая слой жидкости из зоны контакта колеса с покрытием. Часть раствора разносится колесами по поверхности покрытия, таким образом, остается достаточно тонкий слой раствора. К несчастью даже такой тонкий слой снижает сцепные характеристики ниже нормативных показателей. Возникает некоторый парадокс: самый эффективный способ борьбы со снижением коэффициента сцепления, в той или иной степени (в зависимости от вида реагента) сам способствует его снижению. В настоящее время, все существующие реагенты ориентированы на производителя, т.е. на финансовый аспект и плавящую способность. Была создана масса всевозможных композиций, ориентированных именно на эти условия.

Актуальность исследований. Задача повышения технической эффективности применения твёрдых химических противогололёдных реагентов относится к числу важных в области зимнего содержания автомобильных дорог. Существуют теоретические знания, нормативные документы, предписывающие методику и технологию предупреждения и ликвидации СЛО. В реальности же эксплуатирующие предприятия не всегда им придерживаются, полагаются на методику, основанную на профессиональном опыте и многолетних наблюдениях. Таким образом можно говорить об актуальности данного вопроса в среде эксплуатационников, искать новые технические решения и усовершенствовать имеющиеся по применению твердых химических ПГР.

Степень разработанности темы. Данной проблеме посвящено большое количество работ, статей, методик, книг и научных работ. Вопросами зимнего содержания автомобильных дорог занимались такие организации, как МАДИ (ГТУ), ОАО "ШПРОДОРНИИ", ФГУП "РОСДОРНИИ", ОАО "СОЮЗДОРНИИ", ОАО "РОСДОРТЕХ", ООО "Зиракс" и др. Широко известны результаты исследований таких известных специалистов как А.П. Васильева, М.В. Немчинова, Т.В. Самодуровой, Н.B. Борисюка, Ю.В. Кузнецова, Ю.Н. Розова, В.В. Ветровой, О.А. Швагиревой и многих других.

Исследования свойств ПГР и их влияние на различные объекты взаимодействия можно найти в работах Н.В. Борисюка, В.И. Мазеповой, Л.Ф. Николаевой, Т.В. Самодуровой, Ю.Н. Розова, О. А. Швагиревой и т.д.

Объект исследования - твердые химические противогололедные материалы.

Предмет исследования - процессы плавления СЛО и их влияние на коэффициент сцепления.

Цель выпускной квалификационной работы - разработка методов по повышению эффективности плавящей способности ПГР.

Практическая значимость работы. На базе теоретических и экспериментальных исследований разработаны практические рекомендации по производству твердых химических ПГР, а также их применению для эксплуатирующих организаций. Автор выражает благодарность за помощь и поддержку научному руководителю, к.т.н. Тагиевой Н. К.

Показать полностью…
23 Кб, 4 июля 2017 в 17:29 - Россия, Москва, МАДИ, 2017 г., docx
Рекомендуемые документы в приложении