Температура эвтектики противогололедных реагентов: от чего зависит и как её понижают

Когда речь заходит о противогололедных реагентах (ПГР), большинство людей вспоминает только техническую соль, хотя на дорогах и тротуарах применяется несколько десятков составов с совершенно разными возможностями. Ключевая характеристика любого антигололедного реагента – температура эвтектики, то есть минимальная точка, ниже которой раствор соли уже не может оставаться жидким и превращается в лёд вместе с самой солью.

От этого показателя напрямую зависит, при каком морозе реагент ещё работает, а при каком становится бесполезным. В статье разберём, какие значения эвтектики характерны для хлористого кальция, хлористого натрия, хлористого магния (бишофита), ацетата и формиата калия, мочевины и их смесей, а также расскажем, за счёт чего производители снижают эту температуру у современных составов.

Эвтектика – это такое состояние раствора соли и льда, при котором обе твёрдые фазы кристаллизуются одновременно при постоянной, самой низкой для данной системы температуре. Проще говоря, это точка, в которой соляной раствор больше никак не может оставаться жидким: любое дальнейшее охлаждение приводит к тому, что вода и соль замерзают вместе, образуя единую твёрдую массу. Именно эта температура определяет практический предел работы реагента – ниже неё сыпать соль (реагент) на лёд уже бессмысленно, потому что раствор просто не сможет существовать в жидком виде.

Механизм работы всех противогололедных реагентов основан на одном и том же физическом явлении – понижении температуры замерзания воды. Чем выше концентрация реагента в растворе, тем ниже температура, при которой он замерзает.

Для дорожных служб и производителей ПГР этот показатель служит главным критерием отбора. Поэтому при выборе антигололедных реагентов первым делом смотрят именно на паспортные данные по эвтектической точке.

Важно: температура эвтектики – это теоретический предел, а не рекомендуемая рабочая температура реагента, реальный рабочий диапазон всегда на несколько градусов выше.

Статья по теме: Что такое эвтектическая концентрация противогололедного реагента

Хлористый натрий (техническая соль) – самый распространённый и доступный противогололедный реагент. Его водный раствор образует эвтектику при температуре -21,1°C и концентрации соли 23,3 % по массе. Это означает, что даже при максимально насыщенном растворе соль не способна плавить лёд при более сильном морозе, а на практике эффективность технической соли заметно снижается уже при температуре ниже -13…15°C, потому что раствор просто не успевает достигать эвтектической концентрации на поверхности дороги.

Хлористый кальций работает совершенно иначе и заметно эффективнее технической соли. Его водные растворы способны замерзать при гораздо более низких температурах: 20%-й раствор – при -18,57°C, а 30%-й – уже при -48°C. Наиболее низкая точка для водного раствора хлористого кальция составляет около -50…51°C при концентрации порядка 29,5…30 %.

На практике хлористый кальций применяется при температурах до минус 30…35°C, поэтому его применяют в регионах с суровыми зимами. Его плавящая способность выше, чем у технической соли, поэтому расход материала на квадратный метр обычно ниже.

Интересный факт: растворение хлористого кальция в воде сопровождается заметным выделением тепла – это значительно ускоряет плавление льда.

Хлористый магний (бишофит) занимает промежуточное положение между технической солью и хлористым кальцием. Эвтектика системы хлористый магний – вода находится в диапазоне -33,2…33,6°C при концентрации соли около 21…21,6 %.

Плавящая способность бишофита ниже, чем у хлористого кальция, поэтому его чаще применяют в умеренно холодных регионах при температурах до 25…30°C. При этом хлористый магний обладает лучшей плавящей способностью по сравнению с технической солью, хотя и уступает хлористому кальцию.

Для по-настоящему сильных морозов используются совершенно другие классы солей – ацетаты и формиаты щелочных металлов. Ацетат калия образует со льдом эвтектику при температуре -62°C, а формиат калия – при -55°C. Это самые низкотемпературные из широко применяемых противогололедных солей, поэтому на их основе разработаны жидкие реагенты для обработки взлётно-посадочных полос аэродромов, где требования к рабочему диапазону особенно жёсткие.

Помимо ацетата и формиата калия, на аэродромах России применяется формиат натрия и специальный комплексный реагент НКММ, представляющий собой смесь нитратов кальция и магния с мочевиной. За рубежом – в США, Канаде и странах Европы – для этих же целей используют хлористый магний и его растворы, хлористый натрий, мочевину и ацетат магния-кальция. Выбор конкретного состава определяется не только температурой эвтектики, но и требованиями по отсутствию коррозионного воздействия на металл, авиационные сплавы и цементобетон.

Мочевина (карбамид) – единственный широко применяемый противогололедный реагент, не относящийся к солям. Её эвтектика со льдом наступает уже при -11,5…12°C и концентрации 33% по массе, поэтому она менее эффективна по сравнению даже с обычной технической солью.

Несмотря на скромные показатели эвтектики, мочевину продолжают применять там, где важна низкая коррозионная активность и минимальное воздействие на металл и растительность. Чаще всего это аэродромные покрытия и территории вблизи зелёных насаждений, где агрессивные хлоридные соли способны нанести вред. Мочевину также комбинируют с формиатом натрия – такая смесь при соотношении компонентов 1 к 1 и концентрации 36% даёт эвтектику -22°C.

Один из самых эффективных способов улучшить противогололедные свойства реагента – не искать новую соль, а грамотно комбинировать уже известные. Исследования фазовых равновесий в тройных системах соль-соль-вода показывают устойчивую закономерность: температура эвтектики смеси двух солей часто оказывается ниже, чем эвтектики каждой из этих солей по отдельности в паре с водой. Это явление называют понижением температуры двойной эвтектики, и оно позволяет расширить рабочий температурный интервал реагента.

Наглядный пример – система нитрат кальция плюс нитрат магния в соотношении 1 к 1. По отдельности нитрат кальция образует эвтектику при -29°C, а нитрат магния – при -31,2°C. Но их смесь в равных долях даёт эвтектику уже -41°C при концентрации солей 40%. Аналогичный эффект наблюдается для смеси ацетата и формиата натрия: по отдельности их эвтектики составляют -18°C и -16°C соответственно, а вместе в равном соотношении смесь замерзает лишь при -22°C.

Примеры смешивания солей:

При выборе противогололедного реагента важно учитывать не только его рабочую температуру, но и состав, форму выпуска и дополнительные свойства. Компания «ОПТ6» является прямым производителем противогололедных материалов. Это значит, что вы получаете продукцию без посреднических наценок, со стабильным фракционным составом и полным контролем качества на каждом этапе.

В каталоге «ОПТ6»:

• Хлористый кальций и хлористый магний (бишофит) – высокоэффективные плавящие компоненты для регионов с суровыми зимами;
• Экологически чистые реагенты с мраморной крошкой – безопасные составы для тротуаров, парковых зон и территорий с зелеными насаждениями;
• Реагенты с ингибиторами коррозии – для защиты металлических конструкций, мостов и армированного бетона;
• Гранулированные и компактированные формы – для удобного хранения, дозированного внесения и пролонгированного действия.

Если требуется подобрать ПГР для конкретных условий применения, можно обратиться к специалистам «ОПТ6». Они помогут с выбором подходящего состава и формы реагента из представленного ассортимента.