Что лучше — всю зиму отмывать прихожую от грязи и песка или сломать одну-две ноги, поскользнувшись на тротуаре?«Площадь Свободы» рассказывает, из чего делают смеси, которыми посыпают российские дороги зимой, и почему раствор соли замерзает медленнее, чем обычная вода. Без страшных слов не обойдется: вас ждет знакомство с эвтектической точкой.
Простите за капитанское вступление, оно здесь необходимо: в России две беды — низкоквалифицированные высокомотивированные люди и дороги. И если от дураков мы страдаем равномерно в течение всего календарного года (разве что весной и осенью мотивация некоторых из них усиливается), то дороги становятся особенно тяжелым испытанием примерно на пять месяцев в году — с наступлением зимы.
Их засыпает снегом, они обрастают льдом, становясь опасными и для водителей, и для пешеходов. Но человек — существо умное и изобретательное. Мы научились делать дороги условно комфортнее даже зимой: противогололёдные материалы мешают образованию льда или плотно спрессованного снежного слоя.
Фрикционные материалы: трение — сила
В России работу с противогололедными материалами определяет ГОСТ 33387-2015. В нем говорится, что наши главные помощники в борьбе с зимой — фрикционные материалы, противогололедные реагенты и их комбинации.
Фрикционные материалы — это твёрдые вещества, измельченные в крошку: гравий, измельченный щебень, шлак. И, конечно, песок. Они не растворяются в воде и увеличивают сцепление между нашими подошвами или протекторами автомобиля и дорогой: не дают человеку или машине проскальзывать на уплотненном снеге или льду.
Фрикционные материалы недорогие и эффективные: с гарантией не дают буксовать на уже образовавшейся ледяной корке. Но ни предотвратить, ни замедлить формирование наледи ни песок, ни гравий не могут.
Противогололедные реагенты: как под нами тает лед
Образованию ледяной корки или уплотнению снега мешают противогололедные реагенты. К ним относят хлориды натрия, кальция и магния, ацетаты, производные мочевины и другие вещества, которые хорошо растворяются в воде.
Про них иногда говорят, что они способны «плавить снег или лёд». Но правильнее говорить, что они понижают температуру замерзания воды. Это происходит из-за того, что растворенные реагенты мешают молекулам воды собраться в регулярную кристаллическую решетку (перейти из жидкого состояния в твердое). В итоге она замерзает при минусовой температуре, а не при нуле градусов.
Насколько сильно понизится точка замерзания воды, в которой растворен реагент, зависит от природы вещества и от его концентрации. Чем она больше, тем ниже сдвигается температура замерзания.
Для каждого вещества существует эвтектическая точка — максимально низкая температура, при которой начинает замерзать его водный раствор. Для хлорида натрия (то есть, для поваренной соли) такая точка составляет –21,1°C: при этой температуре станет льдом вода, в которой 23,3% соли. Больше уже при таких низких температурах просто не растворится. Для хлорида магния это –33°C (и в растворе будет 21,6% MgCl2).
Хлориды и другие соли эффективно мешают образованию льда. Если зима не очень холодная и небогатая на снегопады, а коммунальщики исправно сыплют реагенты на дорогу, то ни снег, ни наледь на ней накапливаться не будут.
Дворники и коммунальщики ликуют, но есть в этой ситуации и серьезный минус. К сожалению, большинство дешевых противогололедных реагентов отличаются высокой коррозионной активностью. Это из-за них ржавеют открытые металлические детали машин и портится обувь.
Особенно ожесточенно нужно бороться с обледенением авиационным службам: наледь нужно снимать и со взлетно-посадочных полос, и с самих самолетов.
Неорганические соли вызывают коррозию материалов, из которых сделан корпус воздушного судна. Поэтому в авиации используют специальные противообледенительные жидкости: в их составе — в основном органические соединения. Чаще всего это многоатомные спирты этиленгликоль или пропиленгликоль, водные растворы которых замерзают при –50°C и –60°C соответственно. Они бережнее относятся к тому, на что попадают.
Но дороги и тротуары ими обрабатывать пока не получится: органические противообледенители слишком дорогие.
Комбинированные материалы: одно вещество хорошо, а два — лучше
Лучше всего работают те материалы, в которых есть и компонент, понижающий температуру замерзания воды, и минеральная крошка, обеспечивающая хорошее сцепление с дорогой.
В российских городах для спасения от гололеда чаще всего используют самый простой и дешевый материал: пескосоляную смесь. Она примерно на 70% состоит из песка и на 30% — из поваренной соли. В зависимости от температуры на улице, толщины наледи и влажности воздуха, процент хлорида натрия в реагенте увеличивают или уменьшают. Чем холоднее, тем больше соли в составе, и тем дороже получается смесь.
Рассыпать реагент лучше всего перед началом снегопада, чтобы на дороге не образовалась плотная ледяная корка. Но коммунальные службы чаще всего до последнего момента не верят, что зимой может идти снег (см. первую беду России). Поэтому разбрасывают смесь уже после того, как снегоуборочная техника расчистит проезжую часть.
Из-за этого приходится и увеличивать в реагенте отношение соли к песку, и рассыпать больше смеси. В итоге растет стоимость противогололедной обработки, и, конечно, ее суммарное влияние на окружающую среду, мрачный вид городов, наши машины, обувь и грязищу в прихожке.
По нормам, на один квадратный метр поверхности можно высыпать не больше 2 кг соли за сезон (за один раз квадратный метр можно подсаливать примерно 15–25 граммами соли).
В некоторых смесях вместо хлорида натрия используют другие соли — хлориды или ацетаты магния и кальция. Их точка замерзания ниже — значит, их можно использовать при сильных морозах. А еще они не так губительны для обуви и металла.
Что лучше: лед или грязь?
Самым безопасным компонентом комбинированного противогололедного материала можно считать песок. Он не вызывает коррозию, не растворяется в воде, нейтрален для окружающей среды. Казалось бы, самое неприятное, что связано с песком — это грязь в прихожей, которую нужно постоянно убирать.
Но страдают от песка еще и коммунальные службы. Если пескосоляной смеси на дороги высыпают много, то к весне он накапливается на обочинах, засоряет водостоки, загрязняет проезжую часть, тротуары и газоны. На то, чтобы очистить город, уходят очень много денег. Если они есть.
Возможно, именно поэтому в некоторых городах проводят эксперимент: используют только соли.
Чтобы ходить по зимним дорогам и не падать, приходится «плавить» снег и лед до самого асфальта. Для этого приходится высыпать все большие дозы противогололедных смесей. И хотя всё чаще вместо поваренной соли для борьбы с гололедом используют менее коррозионноактивные соли магния или кальция, абсолютно безопасных реагентов, позволяющих ходить по зимним дорогам, пока еще нет. Растворы солей впитываются в почву, разъедают нашу обувь и далее по списку.
Поэтому, выгуливая собаку или кошку, смотрите, чтобы питомец не пытался лизать проступивший из-под снега асфальт, не пил воду из лужиц на дороге. Чтобы обувь дольше служила, мойте её после прогулок (особенно подошвы и нижнюю часть).
Ну и самое главное — терпите. Зима все равно рано или поздно кончится. Без «этих ужасных реагентов» на наших улицах лёд, конечно же, был бы чище и красиво блестел. Но безопаснее бы такие дороги точно не стали. Поэтому пусть ровный и чистый лёд остаётся там, где ему должно быть — на катках и в хоккейных коробках, но не там, где ежесекундно движется транспорт и ходят люди.
