Способ и средство для предотвращения образования гололеда на проезжих частях автомобильных дорог в зимний период
Для предотвращения образования гололеда на проезжих частях автомобильных дорог зимой на поверхность дороги наносят средство, состоящее из совместимого с покрытием проезжих частей связующего, которое содержит противогололедный реагент, заключенный в оболочку из охрупчивающегося при охлаждении материала. Возможно использование дополнительных наполнителей и добавок. Крупность частиц противоголедного реагента без оболочки составляет от 0,125 до 0,7 мм. Увеличиваются эффективность и время действия реагента. 2 н. и 11 з.п. ф-лы.
Настоящее изобретение относится к усовершенствованному способу предотвращения образования гололеда на проезжих частях автомобильных дорог в зимний период путем нанесения на поверхность дорожного полотна слоя средства, содержащего противогололедный реагент, обеспечивающий таяние замерзшей влаги.
Из заявки DE-A 2426200 известен смешанный материал, предназначенный для изготовления дорожного покрытия, которое предотвращает образование на нем льда и обеспечивает таяние снега и входящий в состав которого содержащий асфальт, соответственно битумный смешанный материал, содержит компоненты, которыми являются противогололедное вещество и внешняя водонепроницаемая оболочка, в которую заключено такое вещество. При применении такого смешанного материала указанные компоненты внедрены в дорожное покрытие и распределены по всей его толщине. По мере постепенного истирания дорожного покрытия такие компоненты оказываются на его поверхности, при этом указанная оболочка разрушается под действием создаваемой автомобильными шинами нагрузки и из нее высвобождается противогололедное вещество. Однако этот же процесс, связанный с высвобождением противогололедного вещества из оболочки, в которое оно заключено, протекает и в теплое время года, в результате чего такое вещество просто бесполезно смывается с дорожного полотна. При этом в образовавшихся полостях скапливается влага, которая, превращаясь в лед в холодный период, вызывает более интенсивное растрескивание дорожного покрытия и, как следствие, его разрушение. По этой причине описанный в указанной заявке смешанный материал не только не является экологически безвредным, но и не соответствует требованиям, предъявляемым к стойкости дорожного покрытия.
В известном из заявок ЕР-А 153269 и DE-A 4129621 способе для гранулирования предназначенной для изготовления дорожного покрытия смеси с битумным связующим было предложено добавлять в нее одно или несколько понижающих температуру замерзания воды веществ, а также гидрофобные компоненты, такие как полиуретан, или гидрофобизирующие аморфные диоксиды кремния и наносить такие смеси в качестве дополнительных тонких покрытий на проезжие части автомобильных дорог.
В более ранней заявке на патент Германии (10117437.3) было предложено разбрызгивать на готовые проезжие части автомобильных дорог еще перед наступлением заморозков битумную эмульсию, содержащую противогололедный реагент, который после высыхания указанной эмульсии остается в высохшей битумной массе во внедренном в нее виде и постепенно высвобождается из нее в результате охрупчивания битума при понижении температуры и сопровождающего такое охрупчивание образования микротрещин, а также в результате способствующего подобному процессу высвобождения истирания битумного покрытия.
Недостаток, присущий всем этим известным способам, состоит в том, что эффективность и гидрофобизирующих веществ, и битума обеспечивать замедленное высвобождение противогололедного реагента оказывается исключительно низкой. Используемые в дорожном покрытии или для обработки дорожных покрытий противогололедные реагенты уже в течение нескольких недель удаляются из таких покрытий в результате растворения, что значительно ослабляет предотвращающее образование льда действие этих реагентов, которое зачастую уже полностью исчезает еще до наступления заморозков.
Исходя из вышеизложенного в основу настоящего изобретения была положена задача разработать более совершенный способ предотвращения образования гололеда на проезжих частях автомобильных дорог в зимний период, который был бы таким же простым в осуществлении, что и известные способы, но который обеспечивал бы исключительно медленное и по возможности лишь по мере необходимости высвобождение противогололедного реагента, что тем самым позволяло бы сохранять требуемый эффект в течение максимально длительного периода времени.
Указанная задача решается с помощью способа, представленного в п.п.1 и 2 формулы изобретения, а также с помощью представленного в п.п.3-15 средства, применяемого для осуществления этого способа.
При создании изобретения было установлено, что исключительно медленное и прежде всего контролируемое или регулируемое в зависимости от интенсивности движения транспорта высвобождение противогололедного реагента из нанесенного на поверхность дорожного полотна тонкого слоя удается обеспечить в том случае, если нанесенное на проезжую часть автомобильной дороги средство содержит противогололедный реагент, который заключен во временно водонепроницаемую оболочку из твердого вещества.
Согласно одному из предпочтительных вариантов такая временно водонепроницаемая оболочка из твердого вещества остается при температурах выше 1°С сплошной или замкнутой и обладает определенной упругостью. Подобная оболочка защищает находящийся в ней противогололедный реагент от воздействия дождевой воды. Кроме того, наличие у такой водонепроницаемой оболочки из твердого вещества определенной упругости снижает ее истирание и тем самым увеличивает продолжительность периода времени, в течение которого сохраняется эффективность предлагаемого в изобретении средства. При понижении температуры постепенно повышается и степень охрупчивания водонепроницаемой оболочки из твердого вещества. В результате оболочка покрывается трещинами, что облегчает ее разрушение под действием оказываемого транспортом давления на дорожное полотно, а также в результате ее истирания. Тем самым обеспечивается медленное, длящееся в течение продолжительного периода времени и прежде всего контролируемое в зависимости от интенсивности движения транспорта высвобождение покрытого оболочкой противогололедного реагента, который соответственно после разрушения окружающей его оболочки подвергается воздействию влаги и может проявлять свое понижающее температуру замерзания действие, предотвращая в результате образование гололеда на проезжих частях автомобильных дорог в зимний период. Благодаря исключительно медленному и контролируемому в зависимости от интенсивности движения транспорта по проезжей части высвобождению противогололедного реагента эффективность предлагаемого в изобретении средства сохраняется в течение длительного периода времени, как правило в течение всего холодного периода.
В соответствии с этим согласно изобретению перед наступлением заморозков, а при необходимости и в холодный период, на чистую проезжую часть автомобильной дороги тонким слоем наносят средство, состоящее из совместимого с покрытием проезжих частей связующего, которое содержит противогололедный реагент, заключенный во временно водонепроницаемую оболочку из твердого вещества, а также необязательно дополнительные наполнители и добавки. Наносимое на дорожное покрытие средство может представлять собой готовую предварительно приготовленную смесь, наносимую как таковую на проезжую часть. Однако такое средство может состоять и из нескольких отдельных компонентов, одновременно наносимых на проезжую часть дороги и окончательно смешивающихся между собой лишь на этой проезжей части.
В простейшем случае совместимым с покрытием проезжих частей автомобильных дорог связующим является битум, который может представлять собой горячий битум или же битумную эмульсию. Однако в качестве такого связующего можно использовать и цемент, наносимый на проезжую часть в виде приготовленного незадолго до этого жидкого цементного раствора, а также эмульсию отверждаемого или неотверждаемого полимерного материала. Помимо этого можно использовать также модифицированный полимером битум или модифицированные полимером жидкие цементные растворы, прежде всего жидкие цементные растворы, содержащие эмульгированные смеси эпоксидной смолы и отвердителя, которые могут использоваться, например, и для заделки или ремонта колей, образующихся на дорожном покрытии от колес автомобилей.
Если предлагаемое в изобретении средство используют в виде готовой предварительно приготовленной смеси, то ее простым путем можно наносить на проезжую часть с помощью ракли или намазыванием. Однако наиболее предпочтительным методом нанесения является разбрызгивание. Если же предлагаемое в изобретении средство состоит из нескольких отдельно хранимых компонентов, то их одновременно разбрызгивают на проезжие части с помощью отдельных распылителей таким образом, чтобы эти компоненты при этом полностью перемешивались между собой. В качестве примера такого метода обработки дорожных покрытий можно назвать метод, заключающийся в одновременном, но отдельном разбрызгивании битумной эмульсии, с одной стороны, и заключенного во временно водонепроницаемую оболочку из твердого вещества противогололедного реагента, с другой стороны, который в свою очередь может быть представлен также в виде отдельной дисперсии. В другом варианте на проезжие части можно также одновременно, но отдельно друг от друга разбрызгивать жидкий цементный раствор, эмульсию эпоксидной смолы и отвердитель, представляющий собой отдельно хранимый от нее компонент.
Противогололедные реагенты представляют собой водорастворимые вещества, способные образовывать со льдом морозостойкую смесь, замерзающую лишь по достижении температуры образования эвтектики, которая (температура) значительно ниже 0°С. В качестве примера таких противогололедных реагентов можно назвать водорастворимые соли, прежде всего соли щелочных или щелочноземельных металлов, а также многоатомные спирты, прежде всего гликоль или глицерин. Такие противогололедные реагенты можно применять индивидуально или же в смеси между собой, а также в смеси с другими наполнителями и добавками. Предпочтительными противогололедными реагентами являются хлорид натрия или хлорид кальция. Крупность частиц твердых противогололедных реагентов составляет максимум 1 мм, предпочтительно максимум 0,3 мм.
Противогололедные реагенты заключены, как указано выше, во временно водонепроницаемую оболочку из твердого вещества. Термин "временно" в контексте настоящего изобретения означает, что такая оболочка из твердого вещества остается водонепроницаемой, если она не подвергается механическому повреждению, например в результате истирания, и что она обладает зависящей от температуры непроницаемостью. Предпочтительно, чтобы подобная оболочка была водонепроницаемой при температурах выше примерно 1°С. По мере снижения температуры ниже указанной (1°С) постепенно возрастает степень охрупчивания и растрескивания оболочки из твердого вещества. В результате подобного эффекта, а также в результате механического повреждения оболочка из твердого вещества теряет герметичность и поэтому внутрь нее может проникать влага, которая, растворяя противогололедный реагент, вымывает его из оболочки. Придать подобные свойства временно водонепроницаемой оболочке можно, если в качестве твердого вещества для ее получения использовать охрупчивающийся при охлаждении полимерный материал, предпочтительно охрупчивающуюся при охлаждении отвержденную термореактивную пластмассу (дуропласт).
В качестве примера подобных охрупчивающихся при охлаждении отвержденных термореактивных пластмасс можно назвать меламиновые, карбамидные или фенольные смолы. В качестве твердого вещества для получения временно водонепроницаемой оболочки предпочтительно использовать сшитую фенольную смолу, более предпочтительно - сшитую низкомолекулярную фенольную смолу, прежде всего - сшитую фенольную смолу, полученную путем конденсации фенольного соединения с формальдегидом в кислой среде, при этом молярное соотношение между фенольным соединением и формальдегидом составляет от 1:0,2 до 1:0,4. Подобные фенольные смолы известны из публикации ЕР-В 0248980, согласно которой они используются для изготовления фасонных изделий, стойких к воздействию высоких температур. Эти материалы при комнатной температуре представляют собой полутвердые или твердые продукты, которые пригодны для получения из них без использования растворителей и при умеренной температуре оболочек для твердых веществ и которые обладают высокой реакционной способностью, т.е. способны к легкому сшиванию с образованием стойкого водонепроницаемого покрытия, и в качестве материала оболочки, в которую заключен противогололедный реагент, обладают требуемой зависящей от температуры непроницаемостью.
Для получения заключенных в оболочку противогололедных реагентов твердые противогололедные реагенты, которые при необходимости можно смачивать небольшим количеством жидких противогололедных реагентов и которые представлены в виде частиц крупностью максимум 1 мм, предпочтительно максимум 0,3 мм, по известной технологии заключают в оболочку из охрупчивающихся при охлаждении полимеров, на долю которых приходится примерно от 2 до 10%, предпочтительно от 2 до 5% от всей массы противогололедного реагента. Противогололедные реагенты предпочтительно смешивать с охрупчивающимися при охлаждении отвержденными термореактивными пластмассами и нагревать при этом до температуры, превышающей температуру плавления термореактивной смолы. В ходе этого процесса противогололедный реагент заключается в оболочку. После этого добавляют отвердитель для термореактивной смолы, смесь нагревают до температуры выше температуры отверждения этой термореактивной смолы и перемешивание продолжают до полного отверждения термореактивной смолы. После охлаждения заключенные в оболочку противогололедные реагенты получают в виде порошкового продукта. Этот продукт для дополнительной гидрофобизации предлагаемого в изобретении средства, а также для улучшения его сыпучести за счет разобщения составляющих его частиц можно дополнительно обрабатывать препятствующим образованию агломератов (т.е. слипанию частиц) гидрофобным антиадгезивом, таким, например, как олеиновая или стеариновая кислота, стеарат либо амид жирной кислоты, в количестве от 0,5 до 5% от всей массы этого средства. Одним из наиболее эффективных методов, позволяющих замедлить проникновение влаги внутрь оболочки, состоит в обработке заключенного в оболочку противогололедного реагента гидрофобизированным антиадгезивом, таким, например, как обработанная стеаратом соль щелочноземельного металла, прежде всего обработанный стеаратом магния оксид кальция.
В последующем предлагаемые в изобретении средства получают простым путем, смешивая совместимые с покрытием проезжих частей дорог связующие с заключенными в оболочку противогололедными реагентами, а также необязательно с дополнительными наполнителями и добавками. Массовое соотношение между связующим и заключенным в оболочку противогололедным реагентом можно выбирать в пределах от 200:50 до 100:200, при этом с увеличением доли связующего стойкость предлагаемого в изобретении средства к истиранию повышается.
1. Способ предотвращения образования гололеда на проезжих частях автомобильных дорог в зимний период путем нанесения на поверхность дорожного полотна слоя средства, содержащего противогололедный реагент, обеспечивающий таяние замерзшей влаги и высвобождающийся при характерной для зимнего периода интенсивности движения транспорта, отличающийся тем, что указанное средство состоит из совместимого с покрытием проезжих частей связующего, которое содержит противогололедный реагент, заключенный в оболочку из охрупчивающегося при охлаждении материала, а также необязательно дополнительные наполнители и добавки, причем крупность частиц противогололедного реагента без оболочки составляет от 0,125 до 0,7 мм.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что средство, состоящее из совместимого с покрытием проезжих частей связующего и противогололедного реагента, заключенного в оболочку из охрупчивающегося при охлаждении материала, получают при нанесении на проезжие части путем одновременной подачи обоих этих компонентов.
3. Средство для осуществления способа по п.1 или 2, состоящее из совместимого с покрытием проезжих частей автомобильных дорог связующего, которое содержит противогололедный реагент, заключенный в оболочку из охрупчивающегося при охлаждении материала, а также необязательно дополнительные наполнители и добавки, причем крупность частиц противогололедного реагента без оболочки составляет от 0,125 до 0,7 мм.
4. Средство по п.3, отличающееся тем, что совместимое с покрытием проезжих частей связующее представляет собой битум.
5. Средство по п.3, отличающееся тем, что совместимое с покрытием проезжих частей связующее представляет собой битум, который представлен в виде битумной эмульсии и который должен смешиваться с противогололедным реагентом, заключенным в оболочку из охрупчивающегося при охлаждении материала, только при нанесении на проезжие части автомобильных дорог.
6. Средство по п.3, отличающееся тем, что совместимое с покрытием проезжих частей связующее представляет собой цемент.
7. Средство по любому из пп.3-6, отличающееся тем, что охрупчивающийся при охлаждении материал оболочки противогололедного реагента обладает зависящей от температуры непроницаемостью.
8. Средство по любому из пп.3-6, отличающееся тем, что охрупчивающимся при охлаждении материалом оболочки противогололедного реагента является отвержденная термореактивная пластмасса.
9. Средство по любому из пп.3-6, отличающееся тем, что охрупчивающимся при охлаждении материалом оболочки противогололедного реагента является сшитая фенольная смола.
10. Средство по п.9, отличающееся тем, что охрупчивающимся при охлаждении материалом оболочки противогололедного реагента является сшитая низкомолекулярная фенольная смола.
11. Средство по любому из пп.3-6, отличающееся тем, что охрупчивающимся при охлаждении материалом оболочки противогололедного реагента является сшитая фенольная смола, полученная конденсацией фенольного соединения с формальдегидом в кислой среде, при этом молярное соотношение между фенольным соединением и формальдегидом составляет от 1:0,2 до 1:0,4.
12. Средство по любому из пп.3-6, отличающееся тем, что крупность частиц противогололедного реагента составляет максимум 0,3 мм.
13. Средство по любому из пп.3-6, отличающееся тем, что заключенный в оболочку противогололедный реагент дополнительно обработан препятствующим образованию агломератов гидрофобным или гидрофобизированным антиадгезивом.
