RU2247806C2

RU2247806C2 - Method for reducing road pavement slipperiness

Info

Publication number: RU2247806C2
Application number: RU2003107480/11A
Authority: RU
Inventors: А.П. Константинов (RU); А.П. Константинов
Original assignee: Новоуральский государственный технологический институт (НГТИ)
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2005-03-10

Abstract

FIELD: improving gripping of ice-bound or other slippery traffic surfaces.

SUBSTANCE: method involves distributing powder material with ferromagnetic properties over road pavement surface and gathering above material with the use of magnetic, particularly electromagnetic means. Natural magnetic or scale produced during performing metallurgical process are used as powder material.

EFFECT: reduced road or side-walks slipperiness in winter periods.

3 cl, 3 ex

Description

Изобретение относится к способам уменьшения скользкости дорожных покрытий, преимущественно заснеженных и обледенелых дорог и тротуаров в зимнее время.The invention relates to methods for reducing slippage of road surfaces, mainly snowy and icy roads and sidewalks in winter.

Одним из способов борьбы со скользкостью дорожных покрытий в зимнее время является нанесение на обледенелую или заснеженную поверхность сыпучих фрикционных материалов, например песка [1], различных промышленных отходов: шамотной крошки [2], отсевов дробления горных пород, металлургических шлаков [3]. Иногда с целью полного удаления тонкого ледяного слоя за счет его плавления сыпучий материал наносят на обледеневшую поверхность дорожного покрытия в смеси с минеральными солями [4]. К недостаткам этих способов следует отнести однократное использование сыпучих материалов, а также попадание значительной их части в период весеннего таяния снега и льда в систему ливневой канализации; последнее приводит к повышенному загрязнению водоемов взвешенными веществами.One way to combat the slippery of road surfaces in winter is to apply loose friction materials, such as sand [1], various industrial waste: fireclay chips [2], rock crushing screenings, metallurgical slags [3] to the icy or snowy surface. Sometimes, in order to completely remove a thin ice layer due to its melting, bulk material is applied to the icy surface of the road surface in a mixture with mineral salts [4]. The disadvantages of these methods include the one-time use of bulk materials, as well as the ingress of a significant part of them during the spring melting of snow and ice into the storm sewer system; the latter leads to increased pollution of water bodies with suspended solids.

С целью повышения экономичности и экологичности для уменьшения скользкости дорожных покрытий применяют способы, предусматривающие разбрасывание по покрытию сыпучего материала, его последующий сбор и повторное использование.In order to increase efficiency and environmental friendliness, to reduce the slippery of road surfaces, methods are used that provide for spreading bulk material over the coating, its subsequent collection and reuse.

Так, известен способ уменьшения скользкости дорожных покрытий, включающий разбрасывание по покрытию сыпучего материала, его последующий сбор и повторное использование [5]. Сбор сыпучего материала с поверхности покрытия осуществляется с помощью устройства с вращающимися гребенками; это ограничивает возможности способа, поскольку такое извлечение сыпучего материала возможно лишь из объема снежных покрытий. Для сбора сыпучего материала с поверхности ледового покрытия или с твердой поверхности после таяния льда либо снега применение этого способа невозможно.So, there is a method of reducing the slippery of road surfaces, including spreading loose material over the coating, its subsequent collection and reuse [5]. The collection of bulk material from the surface of the coating is carried out using a device with rotating combs; this limits the possibilities of the method, since such extraction of bulk material is possible only from the volume of snow coverings. To collect bulk material from the surface of the ice cover or from a solid surface after the melting of ice or snow, the application of this method is impossible.

Известен способ уменьшения скользкости дорожных покрытий, включающий разбрасывание по поверхности покрытия сыпучего материала, его последующий сбор и повторное использование (прототип) [6]. Сбор сыпучего материала с поверхности покрытия осуществляют путем вакуумного всасывания, что требует отсутствия в собираемом сыпучем материале примесей льда и снега; это ограничивает возможности способа его применением только для целей полного удаления тонких ледяных пленок с дорожного покрытия и предполагает использование дорогого материала (нагретого силикагеля) с его последующей регенерацией (нагревом).A known method of reducing the slippery of road surfaces, including spreading loose material on the surface of the coating, its subsequent collection and reuse (prototype) [6]. The collection of bulk material from the surface of the coating is carried out by vacuum absorption, which requires the absence of impurities of ice and snow in the collected bulk material; this limits the possibilities of the method for its use only for the purpose of completely removing thin ice films from the road surface and involves the use of expensive material (heated silica gel) with its subsequent regeneration (heating).

Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, является низкая эффективность сбора сыпучего материала с дорожного покрытия в случаях, когда сыпучий материал находится в смеси со снегом либо частицами льда. Это обусловлено тем, что сыпучие материалы имеют небольшие размеры частиц, обычно в пределах 0,5-5 мм [3, 4], что затрудняет их активное отделение от снежно-ледяной массы.The reason that impedes the obtaining of the technical result indicated below when using the known method is the low efficiency of collecting bulk material from the road surface in cases where the bulk material is mixed with snow or ice particles. This is due to the fact that bulk materials have small particle sizes, usually in the range of 0.5-5 mm [3, 4], which complicates their active separation from the snow-ice mass.

Основной задачей, на решение которой направлен заявленный способ, является повышение экономичности и универсальности технологии борьбы со скользкостью дорожных покрытий.The main task, the solution of which the claimed method is directed, is to increase the efficiency and versatility of the technology to combat the slippery of road surfaces.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленного способа, является повышение эффективности сбора сыпучего материала с дорожного покрытия.The technical result achieved by the implementation of the claimed method is to increase the collection efficiency of bulk material from the road surface.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе уменьшения скользкости дорожных покрытий, включающем разбрасывание по покрытию сыпучего материала, его последующий сбор и повторное использование, в качестве сыпучего материала используют материал с ферромагнитными свойствами, а его сбор производят с помощью магнитного, в частности электромагнитного, устройства.The specified technical result is achieved by the fact that in the known method of reducing the slippery of road surfaces, including spreading bulk material over the coating, its subsequent collection and reuse, a material with ferromagnetic properties is used as bulk material, and its collection is carried out using magnetic, in particular electromagnetic , devices.

В качестве сыпучего материала с ферромагнитными свойствами в заявленном способе используют магнетит либо ферромагнитную окалину металлургических производств.As bulk material with ferromagnetic properties in the claimed method using magnetite or ferromagnetic scale of metallurgical industries.

Разбрасывание материала по скользкому покрытию (дороге или тротуару) производят с помощью известных устройств, а его последующий сбор - с помощью магнитных, в частности электромагнитных, устройств. Собранный ферромагнитный сыпучий материал используют повторно.The material is spread on a slippery surface (road or sidewalk) using known devices, and its subsequent collection using magnetic, in particular electromagnetic, devices. The collected ferromagnetic bulk material is reused.

Применение заявленного способа позволяет повысить экономичность и универсальность технологии борьбы со скользкостью дорожных покрытий.The application of the claimed method can improve the efficiency and versatility of the technology to combat the slippery of road surfaces.

Сыпучий материал с ферромагнитными свойствами может быть легко собран как из объема снежных покрытий (например, после снегопада с поверхности тротуара), так и с поверхности ледового либо твердого покрытия. Это значительно расширяет возможности способа: он может быть использован как для уменьшения скользкости снежных покрытий с многократным в течение зимнего сезона извлечением материала из снежного покрытия и его повторным разбрасыванием, так и для уменьшения скользкости обледенелых покрытий. В последнем случае способ может быть использован в двух вариантах. В первом варианте способа сыпучий ферромагнитный материал многократно в течение зимнего сезона разбрасывают по обледеневшему покрытию с целью снижения его скользкости, сбор производят после таяния льда (весной или после оттепели) с повторным использованием в следующий сезон. Во втором варианте сыпучий ферромагнитный материал разбрасывают по обледеневшему покрытию в смеси с минеральными солями (с целью борьбы с гололедом за счет расплавления ледяного слоя или его ослабления), а сбор производят сразу после таяния ледяного слоя.Bulk material with ferromagnetic properties can be easily collected both from the volume of snow coverings (for example, after a snowfall from the surface of the sidewalk), and from the surface of an ice or hard surface. This greatly expands the possibilities of the method: it can be used both to reduce the slippery of snow coverings with repeated extraction of material from the snow cover and re-scattering it over the winter season, and to reduce the slippery of icy coatings. In the latter case, the method can be used in two ways. In the first variant of the method, bulk ferromagnetic material is repeatedly scattered over the icy coating over the winter season in order to reduce its slippage, the collection is made after the ice melts (in spring or after the thaw) with repeated use in the next season. In the second embodiment, the bulk ferromagnetic material is scattered over the icy coating in a mixture with mineral salts (in order to combat ice due to the melting of the ice layer or its weakening), and the collection is carried out immediately after the ice layer melts.

Во всех вариантах использования заявленного способа сыпучий ферромагнитный материал легко может быть собран в чистом виде, без примесей мусора, снега и льда, и поэтому может быть использован повторно без дополнительных операций по его очистке.In all variants of the use of the claimed method, bulk ferromagnetic material can easily be collected in its pure form, without impurities of debris, snow and ice, and therefore can be reused without additional cleaning operations.

Для сбора сыпучего материала могут использоваться магнитные устройства с постоянными магнитами, либо электромагнитами. Для этой цели могут применяться, например, устройства, подобные используемым для очистки аэродромных покрытий или железобетонного полотна от посторонних металлических ферромагнитных предметов [7, 8].Magnetic devices with permanent magnets or electromagnets can be used to collect bulk material. For this purpose, for example, devices similar to those used to clean airfield coatings or reinforced concrete canvases from extraneous metal ferromagnetic objects can be used [7, 8].

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволяет установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными по всем признакам заявленного способа уменьшения скользкости дорожных покрытий, отсутствуют. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "новизна".The analysis of the prior art by the applicant allows us to establish that there are no analogues that are characterized by sets of features that are identical in all respects to the claimed method for reducing the slippiness of road surfaces. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "novelty."

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выяснения признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусмотренных существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условно патентоспособности "изобретательский уровень".The search results for known solutions in this and related fields of technology in order to clarify the features that match the distinctive features of the claimed invention from the prototype showed that they do not follow explicitly from the prior art. From the prior art determined by the applicant, the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the indicated technical result is not known. Therefore, the claimed invention meets the conditional patentability "inventive step".

Примеры. В опытах в качестве сыпучего материала с ферромагнитными свойствами использовали природный магнитный железняк (магнетит) и окалину металлургического производства (кузнечного участка). Предварительно эти материалы измельчали и отсеивали требуемую фракцию с размерами частиц от 0,5 до 5 мм.Examples. In the experiments, natural magnetic iron ore (magnetite) and mill scale of the metallurgical industry (forge site) were used as bulk material with ferromagnetic properties. Previously, these materials were crushed and the desired fraction was sieved with particle sizes from 0.5 to 5 mm.

При размерах частиц сыпучего материала меньше 0,5 мм снижается его фрикционное действие, а при размерах более 5 мм в случае вылетания частиц из-под колес автомобилей становится возможно повреждение лобовых стекол идущих следом автомобилей.When the particle size of the bulk material is less than 0.5 mm, its frictional effect is reduced, and if the particle size is more than 5 mm, if the particles fly out from under the wheels of the cars, it becomes possible to damage the windshields of the cars following them.

Во всех примерах сыпучий материал разбрасывали на опытный участок дороги шириной 2 м и длиной 10 м, а его последующий сбор производили с помощью смонтированного на тележке устройства с постоянными магнитами из феррита бария. Собранный материал взвешивали для определения эффективности сбора.In all examples, the bulk material was scattered on the experimental section of the road with a width of 2 m and a length of 10 m, and its subsequent collection was carried out using a bar-mounted device with permanent magnets made of barium ferrite. The collected material was weighed to determine the collection efficiency.

Пример 1. В период снегопада магнетит разбрасывали на опытный участок дороги в количестве 300 г/м² (т.е. было разбросано 6 кг магнетита); это обеспечивало хороший тормозящий эффект при эксплуатации дорожного покрытия в течение 24 часов. После этого проводили сбор (извлечение) магнетита из спрессованного колесами автомобилей слоя снега (толщина слоя 10-15 мм). При этом с опытного участка дороги было собрано 5,2 кг магнетита из 6 кг разбросанного; таким образом эффективность сбора материала составляет 87%. Собранный повторно магнетит разбрасывали в период следующего снегопада (через 6 суток) на этот же участок дороги и собирали по окончании снегопада (через 18 часов после разбрасывания). Было собрано 4,7 кг из 5,2 кг разбросанного материала, т.е. эффективность сбора составляет 90%.Example 1. During a snowfall, magnetite was scattered on the experimental section of the road in an amount of 300 g / m ² (ie 6 kg of magnetite were scattered); this provided a good braking effect when operating the pavement for 24 hours. After that, magnetite was collected (extracted) from the snow layer pressed by the wheels of automobiles (layer thickness 10-15 mm). At the same time, 5.2 kg of magnetite from 6 kg of scattered material were collected from the experimental section of the road; thus, the collection efficiency of the material is 87%. Re-collected magnetite was scattered during the next snowfall (after 6 days) on the same section of the road and collected at the end of the snowfall (18 hours after spreading). 4.7 kg of 5.2 kg of scattered material were collected, i.e. collection efficiency is 90%.

Пример 2. В период обледенения на опытный участок дороги разбрасывали ферромагнитную окалину в количестве 200 г/м², что обеспечивало хороший тормозящий эффект. Через 2 суток после этого дополнительно разбрасывали окалину (200 г/м²). Сбор сыпучего материала с обледеневшего полотна дороги проводили через 2 суток после внесения второй порции окалины. При этом было собрано 3.8 кг окалины. Окончательный сбор сыпучего материала с полотна дороги проводили после таяния льда в результате оттепели (через 5 суток после внесения второй порции окалины). При этом с асфальтового покрытия было собрано 2,9 кг сыпучего материала. Всего было собрано 6,7 кг из 8 кг разбросанной окалины; суммарная эффективность сбора составила 84%.Example 2. During the icing period, ferromagnetic scale in the amount of 200 g / m ² was scattered on the experimental section of the road, which provided a good inhibitory effect. 2 days after this, additional scale was scattered (200 g / m ² ). The collection of bulk material from the icy roadbed was carried out 2 days after making the second portion of the scale. At the same time, 3.8 kg of scale was collected. The final collection of bulk material from the roadbed was carried out after the ice melted as a result of the thaw (5 days after making the second portion of the scale). At the same time, 2.9 kg of bulk material was collected from the asphalt pavement. A total of 6.7 kg was collected from 8 kg of scattered scale; the total collection efficiency was 84%.

Пример 3. В период гололеда на опытный участок для удаления ледяного слоя толщиной 1,0-1,5 мм разбрасывали смесь окалины (90%) и хлористого натрия (10%), при этом количество окалины составляло 250 г/м² полотна дороги. После таяния ледяного слоя (через 3 часа после разбрасывания) окалину собирали с полотна дороги. При этом с асфальтового покрытия было собрано 230 г окалины (92% от количества окалины, разбросанной в составе противогололедной смести).Example 3. During the ice season, a mixture of scale (90%) and sodium chloride (10%) was scattered on the experimental site to remove the ice layer with a thickness of 1.0-1.5 mm, while the amount of scale was 250 g / m ^{2 of the} roadbed. After the ice layer melts (3 hours after scattering), scale was collected from the roadbed. At the same time, 230 g of scale was collected from the asphalt pavement (92% of the amount of scale scattered in the anti-icing mix).

Во всех примерах в собранных ферромагнитных материалах практически отсутствовали посторонние загрязняющие примеси (мусор, частицы льда, снег).In all the examples, extraneous contaminants (garbage, ice particles, snow) were practically absent in the collected ferromagnetic materials.

Таким образом, высокая эффективность сбора ферромагнитного материала с целью его повторного использования обеспечивается во всех вариантах уменьшения скользкости дорожных покрытий - из объема снежного покрытия, с обледеневшей поверхности дороги и с твердого дорожного покрытия.Thus, the high collection efficiency of ferromagnetic material for the purpose of its reuse is ensured in all options for reducing the slippery of road surfaces - from the volume of snow cover, from the icy road surface and from hard road surface.

Как следует из вышеуказанного, достижение технического результата - повышение эффективности сбора сыпучего материала с дорожного покрытия - обеспечивается только при строгом выполнении всех существенных признаков заявленного способа уменьшения скользкости дорожных покрытий.As follows from the above, the achievement of a technical result — an increase in the efficiency of collecting bulk material from a road surface — is provided only with the strict implementation of all the essential features of the claimed method for reducing the slippiness of road surfaces.

Кроме указанного достигаемого технического результата и преимуществ заявленного способа, следует отметить также дополнительные его достоинства: автоматическая очистка сыпучего материала от мусора в процессе его сбора, возможность использования электромагнитных грузоподъемных механизмов для осуществления погрузочно-разгрузочных операций в период межсезонного хранения материала.In addition to the indicated technical result achieved and the advantages of the claimed method, its additional advantages should be noted: automatic cleaning of bulk material from garbage in the process of collecting it, the possibility of using electromagnetic lifting mechanisms for loading and unloading operations during off-season storage of material.

Эффективность сбора ферромагнитного сыпучего материала при промышленном использовании заявленного способа окажется даже выше, чем в приведенных примерах: ведь здесь сказывалось то обстоятельство, что часть материала выносилась колесами автотранспорта за пределы достаточно короткого опытного участка дороги.The efficiency of collecting ferromagnetic bulk material in industrial use of the claimed method will be even higher than in the above examples: after all, it was due to the fact that part of the material was carried out by the wheels of vehicles outside a fairly short experimental section of the road.

Таким образом, приведенные сведения показывают, что при осуществлении заявленного изобретения выполняются следующие условия:Thus, the above information shows that when implementing the claimed invention, the following conditions are met:

- средства, воплощающие изобретение при его осуществлении, предназначены для использования в промышленности, а именно: в коммунальном хозяйстве для снижения скользкости дорожных покрытий в зимний период;- funds that embody the invention in its implementation, are intended for use in industry, namely: in public utilities to reduce the slippery of road surfaces in winter;

- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных или других известных до даты подачи заявки средств и методов;- for the claimed invention in the form described in the independent claim, the possibility of its implementation using the described or other means and methods known prior to the filing date of the application has been confirmed;

- средства, воплощающие изобретение при его осуществлении, способны обеспечить получение указанного технического результата.- means embodying the invention in its implementation, are able to provide the specified technical result.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условно патентоспособности "промышленная применимость".Therefore, the claimed invention meets the conditional patentability "industrial applicability".

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИBIBLIOGRAPHIC SOURCES

1. Авторское свидетельство СССР №1087603. МКИ Е 01 С 11/24. Способ предотвращения скользкости дорожных покрытий.1. USSR copyright certificate No. 1087603. MKI E 01 C 11/24. A way to prevent slippery of road surfaces.

2. Авторское свидетельство СССР №1323636. МКИ Е 01 Н 10/00. Средство для борьбы с гололедом и скользкостью дорожного покрытия.2. Copyright certificate of the USSR No. 1323636. MKI E 01 H 10/00. Means for dealing with icing and slippery road surface.

3. Статья "Использование инертных отходов промышленности при уборке городских дорог в зимнее время" /В.Н. Ануркин, Б.П. Ширшов - "Жилищное и коммунальное хозяйство", - 1991. - №6. - с.41.3. The article "The use of inert industrial wastes when cleaning urban roads in the winter" / V.N. Anurkin, B.P. Shirshov - "Housing and communal services", - 1991. - No. 6. - p. 41.

4. Борьба с зимней скользкостью на автомобильных дорогах /Г.В. Бялобжевский и др. - М.: Транспорт, 1975.4. The fight against winter slippery on highways / G.V. Bialobzhevsky et al. - M.: Transport, 1975.

5. Авторское свидетельство СССР №1439172. МКИ Е 91 Н 10/00. Способ уменьшения скользкости снежных покрытий тротуаров.5. Copyright certificate of the USSR No. 1439172. MKI E 91 N 10/00. A method of reducing slippery snow coverings of sidewalks.

6. Авторское свидетельство СССР №1449622. МКИ Е 01 Н 5/12. Способ борьбы с ледяными образованиями на дорогах: прототип.6. USSR copyright certificate No. 1449622. MKI E 01 H 5/12. A way to deal with ice formations on the road: prototype.

7. Авторское свидетельство СССР №901383. МКИ Е 01 Н 1/14. Электромагнитный очиститель дорожного покрытия.7. USSR copyright certificate No. 901383. MKI E 01 H 1/14. Electromagnetic pavement cleaner.

8. Авторское свидетельство СССР №1245643. МКИ Е 01 Н 1/14. Устройство для очистки поверхности от магнитосодержащих загрязнений.8. Copyright certificate of the USSR No. 1245643. MKI E 01 H 1/14. Device for cleaning surfaces from magnetically contaminated materials.

Claims

1. A method of reducing the slippery of road surfaces, including scattering of bulk material over the coating, its subsequent collection and reuse, characterized in that a material with ferromagnetic properties is used as bulk material, and its collection is carried out using a magnetic, in particular electromagnetic, device.

2. The method according to claim 1, characterized in that as a bulk material with ferromagnetic properties using natural magnetic iron ore.

3. The method according to claim 1, characterized in that as a bulk material with ferromagnetic properties using ferromagnetic scale of metallurgical industries.