Как испытывают противогололедные реагенты

Каждую зиму на дороги и тротуары высыпают тысячи тонн химических веществ, которые должны растопить лед и не навредить людям, машинам и окружающей среде. Прежде чем реагент попадет на улицу, он проходит через серию строгих лабораторных испытаний: проверяют его способность плавить лед, температуру замерзания раствора, воздействие на металл и бетон, а также безопасность для человека и природы.

Эти испытания регулируются государственными стандартами и методиками, разработанными Минтрансом и Росстандартом. В статье разберем, какими способами проверяют противогололедные реагенты, какие показатели должны укладываться в норму и какими документами подтверждается качество продукции.

Разработка нового состава противогололедного реагента (ПГР) занимает в среднем 3-5 лет и включает более 50 различных испытаний в научно-исследовательских институтах и лабораториях Роспотребнадзора, Минздрава и Минтранса. Такой долгий путь объясняется просто: вещество, которое ежедневно контактирует с асфальтом, автомобилями, обувью людей и домашними животными, должно быть эффективным и при этом безопасным сразу по нескольким направлениям.

Каждая партия готовой продукции проходит производственный лабораторный контроль на соответствие требованиям нормативных документов, а заказчик со своей стороны обязан дополнительно проверить товар при приемке. Если хотя бы один из более чем 20 показателей не соответствует заявленному, партия бракуется целиком. Такая многоступенчатая система контроля и формирует тот набор методов испытаний, о которых пойдет речь дальше.

Основной нормативной базой для проверки противогололедных материалов (ПГМ) в России служит группа государственных стандартов, разработанных специально под эту отрасль. Ключевым документом остается ГОСТ Р 58426-2020 «Дороги автомобильные общего пользования. Материалы противогололедные. Методы испытаний», введенный в действие с 1 декабря 2020 года. Он устанавливает методы испытаний ПГМ при производственном контроле качества поставщиками, при входном контроле потребителями, а также при приемо-сдаточных, периодических и сертификационных испытаниях.

Параллельно действует ГОСТ Р 58427-2020, который определяет требования именно к материалам для применения на территории населенных пунктов – в отличие от составов для трасс федерального значения. Это принципиальное разделение: к реагентам для городских улиц и дворов предъявляются более жесткие требования по безопасности для человека, поскольку с ними напрямую контактируют пешеходы и домашние животные.

Отдельного внимания заслуживают следующие нормативные акты:

• ГОСТ 33387-2015 – межгосударственный стандарт с техническими требованиями к противогололедным материалам для автодорог общего пользования;
• ГОСТ Р 59201-2021 – устанавливает требования к гранулометрическому составу и предельному содержанию мелких и крупных частиц;
• ГОСТ 32727-2014 – методика определения зернового (гранулометрического) состава ПГМ с использованием стандартного набора сит;
• ГОСТ Р 58528-2019 – метод определения коррозионной активности по отношению к металлам;
• ГОСТ ISO/IEC 17025-2019 – общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий, по которому должны работать все аккредитованные центры.

Важно: по степени воздействия на организм человека противогололедные материалы должны относиться к веществам с классом опасности не ниже 3, то есть к умеренно опасным. Это требование закреплено в технических стандартах и проверяется в ходе отдельной процедуры – государственной экологической экспертизы федерального уровня, без положительного заключения которой материал не допускается на улицы городов.

Полезная статья: Твердые ПГМ по ГОСТ: какие требования предъявляют к составу

Через описанный ниже цикл проверок проходят все типы химических противогололедных материалов, независимо от их состава и агрегатного состояния. Для твердых реагентов и жидких составов методики частично различаются – например, для жидких ПГР дополнительно определяют водородный показатель (pH) с помощью индикаторов или специального прибора, а также общую минерализацию раствора методом выпаривания и измерения сухого остатка.

Плавящая способность – главный технологический показатель, ради которого реагент вообще создается. Он показывает, сколько граммов льда способен растопить 1 грамм вещества за фиксированный промежуток времени при заданной температуре. Методика испытания достаточно наглядна: в специальные металлические чаши заливают дистиллированную воду, замораживают до образования льда толщиной не менее 5 мм, затем на поверхность льда наносят навеску реагента массой 2 грамма.

Чаши с обработанным льдом помещают в морозильную камеру при одном из трех температурных режимов: от 0 до −4°C, от −8 до −12°C или от −16 до −20°C. Время испытания стандартизировано и составляет 2 часа – именно за этот период фиксируется максимальное количество расплавленного льда. После выдержки образовавшийся рассол выпаривают на песчаной бане, а затем высушивают в сушильном шкафу до постоянной массы, чтобы точно определить, сколько льда действительно перешло в жидкое состояние под действием реагента.

Второй по значимости показатель – температура, при которой раствор реагента начинает замерзать. Это испытание помогает определить температурный предел, ниже которого состав теряет способность взаимодействовать со снегом и льдом. Методика предполагает приготовление водных растворов различной концентрации:

• Для хлористого магния (бишофит), хлористого кальция, ацетатов и аналогичных веществ готовят растворы 10, 20 и 30-процентной концентрации;
• Для хлористого натрия – 10 и 20-процентной.

Растворы разливают в цилиндры объемом 100 мл, опускают туда термометры и помещают в морозильную камеру, обеспечивающую температуру до −50°C. После установления в камере температуры −10°C показания термометров снимают через каждые 2°C понижения. Температуру, при которой в цилиндре появились первые кристаллы льда, принимают за температуру кристаллизации данного раствора.

Отдельно определяется точка эвтектики – это самая низкая температура, при которой насыщенный раствор полностью замерзает, образуя твердую фазу изо льда и выкристаллизовавшейся соли. Для ее определения готовят насыщенный раствор, растворяя реагент в воде до тех пор, пока процесс растворения не прекратится. Именно точка эвтектики показывает абсолютный предел работоспособности реагента – ниже этой температуры материал уже физически не способен препятствовать образованию льда, независимо от концентрации.

Любой реагент, контактирующий с металлом – будь то кузов автомобиля, дорожные ограждения или элементы коммуникаций – неизбежно вызывает коррозию. Задача испытания – измерить, насколько это воздействие интенсивно, и убедиться, что оно не превышает установленных норм. За меру агрессивного воздействия принимается скорость потери массы металлического образца на единицу площади за определенный промежуток времени.

Для испытаний используют плоские металлические пластины из стали определенной марки стандартного размера. Пластины предварительно обезжиривают, замеряют их геометрические параметры и взвешивают на аналитических весах с высокой точностью. Затем образцы погружают в растворы ПГР 5, 10 и 20-процентной концентрации на один час, после чего выдерживают на воздухе, высушивают в сушильном шкафу и помещают в условия повышенной влажности на двое суток – это ускоряет коррозионный процесс. По завершении цикла продукты коррозии удаляют химическим методом, а пластины повторно взвешивают, чтобы вычислить точную потерю массы.

На основе этих данных рассчитывают скорость коррозии в граммах на квадратный метр в час. Допустимые нормы по этому показателю со временем ужесточаются:

• Прежний стандарт допускал потерю массы на уровне 1,1 мг на квадратный сантиметр;
• Новые разработки отраслевых стандартов предлагают снизить этот порог до 0,4 мг на квадратный сантиметр;
• Жесткость требований объясняется ущербом, который реагенты наносят не только автомобилям, но и дорожным ограждениям, элементам мостовых конструкций и городской инфраструктуры;
• Для разных типов реагентов (хлоридных, ацетатных, карбамидных) показатель коррозии может существенно различаться даже при одинаковой эффективности плавления.

Антигололедные реагенты контактируют не только с металлом, но и с асфальтобетонным покрытием, бордюрами и бетонными конструкциями – мостами, тротуарной плиткой, фундаментами зданий вдоль дорог. Для этого направления существует отдельная методика определения агрессивного воздействия на цементобетон, закрепленная в ГОСТ Р 58406.7-2020.

Суть метода заключается в многократном попеременном замораживании и оттаивании бетонных образцов-балочек в растворе реагента. Процесс ускоряют, понижая температуру замораживания до −50°C – такая нагрузка за несколько недель лабораторных испытаний моделирует эффект, который в реальных условиях накапливается за несколько зимних сезонов. Контрольные образцы насыщают в растворе обычной поваренной соли, а основные – в растворе испытуемого реагента, после чего сравнивают потерю массы и внешнее состояние: наличие трещин, сколов, шелушения поверхности.

Критерием коррозионной стойкости служит допустимая величина потери массы образцов, приведенная к их объему. На основе количества циклов, которые выдерживают контрольные и испытуемые образцы до достижения этого порога, вычисляют удельный коэффициент агрессивности конкретного реагента по отношению к бетону.

Статья по теме: Паспорт безопасности для противогололедных реагентов

Для твердых реагентов отдельное значение имеет гранулометрический, или зерновой, состав – распределение частиц по размеру. Этот показатель определяют путем просеивания навески материала через набор стандартных сит с последующим взвешиванием остатка на каждом сите и вычислением массовой доли каждой фракции. Требования к допустимым размерам гранул закреплены в профильных стандартах:

• Частиц размером более 10 мм в составе быть не должно;
• На фракцию от 5 до 10 мм должно приходиться не более 15% от общего объема;
• Частицы размером от 1 до 5 мм должны составлять не менее 75% состава;
• Доля мелких гранул размером менее 1 мм не должна превышать 10%;
• Слишком крупные гранулы дольше плавят лед и способны повредить лобовое стекло автомобиля при отскоке из-под колес, а чрезмерно мелкие быстро превращаются в пыль.

Помимо зернового состава, лабораторный контроль твердых материалов включает определение влажности методом высушивания взвешенной пробы до постоянной массы, а также измерение насыпной плотности – материал взвешивают в стандартном мерном сосуде объемом 1 литр. Отдельно определяют содержание нерастворимого в воде остатка: пробу растворяют в горячей дистиллированной воде, фильтруют и взвешивают осадок, оставшийся на фильтре после высушивания.

Эффективность и безопасность противогололедного материала напрямую зависят от стабильности его характеристик – зернового состава, плавящей способности, температуры кристаллизации и уровня коррозионной активности. Эти параметры подтверждаются только при условии строгого производственного контроля, который может обеспечить только производитель. Компания «ОПТ6» является прямым производителем противогололедных реагентов, поэтому вы получаете сертифицированную продукцию без посредников с прозрачным ценообразованием

В каталоге «ОПТ6»:

• Реагенты на основе хлористого кальция и хлористого магния (бишофита);
• Противогололедные материалы с мраморной крошкой;
• Составы с ингибитором коррозии для защиты кузовов автомобилей, дорожных ограждений и бетонных конструкций;
• Гранулированные и компактированные реагенты;
• Экологически чистые решения, безопасные для окружающей среды.

Наши специалисты готовы помочь с выбором состава, рассчитать необходимый объем и организовать доставку под сроки вашего проекта.