Лабораторные методы и практика применения

В системе обеспечения безопасности дорожного движения и содержания территорий в зимний период ключевую роль играет контроль качества противогололедных материалов. Противогололедные материалы выпускаются предприятиями-изготовителями, и при входном контроле необходимо определять их зерновой состав, температуру кристаллизации, плавящую способность, коррозионную активность и другие показатели. Настоящее методическое руководство, разработанное специалистами нашей лаборатории, устанавливает порядок, методы и правила проведения анализа ПГМ для оценки соответствия требованиям нормативной документации, определения эффективности и безопасности применения. Разработка и внедрение методик по определению качественных показателей позволяет дорожным организациям повысить качество и эффективность борьбы с зимней скользкостью и снизить воздействие на окружающую среду.

🟥 Область применения и нормативная база исследований

Настоящее методическое руководство распространяется на анализ ПГМ всех типов: твердых химических (хлориды, нитраты, ацетаты, формиаты), жидких, комбинированных и фрикционных. Исследования проводятся в лабораторных помещениях, отвечающих санитарно-гигиеническим нормам при температуре 20 ± 5°C и относительной влажности воздуха не более 80 процентов.

Нормативную базу составляют следующие документы:
• ГОСТ 33389-2015 «Дороги автомобильные общего пользования. Противогололедные материалы. Методы испытаний», устанавливающий методы определения физико-химических и технологических показателей.
• ГОСТ Р 58427-2020 «Материалы противогололедные для применения на территории населенных пунктов. Общие технические условия», регламентирующий требования к материалам для городских территорий.
• ОДМ «Методика испытания противогололедных материалов» (утв. распоряжением Минтранса России от 16.06.03 № ОС-548-р), содержащий методики определения органолептических, физико-химических, технологических и экологических показателей.
• ГОСТ Р 58426-2020 «Материалы противогололедные для применения на территории населенных пунктов. Методы испытаний», устанавливающий методы определения показателей безопасности.

Согласно классификации, к твердым противогололедным материалам относят фрикционные, комбинированные и химические, выпускаемые промышленностью в твердом виде. Свойства химических твердых ПГМ определяют по показателям, объединенным в четыре группы: органолептические, физико-химические, технологические и экологические.

🟩 Организация отбора и подготовки проб для лабораторных исследований

Достоверность результатов анализа ПГМ в решающей степени зависит от правильности выполнения процедур отбора проб. Отбор проб проводят по ГОСТ Р 58426-2020 и ОДМ «Методика испытания противогололедных материалов».

Отбор проб от неупакованного продукта:
• От продукта, находящегося в движении, точечные пробы отбирают из расчета одна проба от 15-20 тонн продукта методом полного пересечения струи через равные интервалы времени. Масса точечной пробы должна быть не менее 0,5 килограмма.
• Из судов, вагонов, автомобилей пробы отбирают в два этапа: первый этап — после выгрузки продукта у дверного проема, второй — после выгрузки половины продукта. Масса точечной пробы не менее 0,5 килограмма.
• Из автомобилей до 5 тонн пробы отбирают по схеме, масса точечной пробы не менее 200 граммов.
• На складе из поверхности соли, предварительно очищенной от загрязнений, вырубают полосу сверху вниз по поверхности шириной не менее 0,5 метра и глубиной не менее 0,5 метра. Полученный продукт смешивают и щупом отбирают пять точечных проб по схеме конверта.

Отбор проб от упакованного продукта:
Точечные пробы отбирают любым средством, обеспечивающим сохранность гранулометрического состава, вводя его на три четверти высоты упаковки.

Подготовка средней пробы:
Из отобранных точечных проб составляют объединенную пробу, которую после тщательного перемешивания сокращают методом последовательного квартования. Масса средней пробы должна быть не менее 2,5 килограмма.

Квартование осуществляют следующим способом: ПГМ насыпают на чистую поверхность конусом, уплотняют, нажимая пластиной, до одной четверти высоты. Затем двумя взаимно перпендикулярными сечениями делят на четыре части. Для приготовления средней пробы используют две противолежащие части. Операцию квартования повторяют до тех пор, пока масса средней пробы не составит 2,5 килограмма.

Подготовка аналитической пробы:
Аналитическую пробу получают методом квартования пробы, переданной для испытаний в лабораторию. Масса аналитической пробы должна быть не менее 300 граммов.

🟧 Органолептические и физико-химические показатели

При проведении анализа ПГМ в первую очередь оценивают органолептические показатели: внешний вид, цвет, запах, форму гранул и однородность. Качественные противогололедные материалы должны иметь естественный оттенок: белый, серый либо коричневый, и не иметь неприятного запаха.

Определение зернового состава:
Исследуют количественные параметры зерен, из которых состоит средство. Состав просеивают, используя специальные сита, и определяют долю каждой фракции в общей массе. К использованию допускают составы с определенным соотношением зерен: для растворимых составов максимально эффективной считается фракция 2-5 миллиметров, для фрикционных — от 3 до 7 миллиметров.

В техническом задании на поставку ПГМ в Казани, например, устанавливались требования к показателям реагента, включая плавящую способность, температуру начала кристаллизации, показатель агрессивности воздействия на цементобетон, массовую долю растворимых солей и влаги в гранулах.

Определение влажности:
Определяют соответствие уровня влажности нормативному путем оценки потери массы образца при обработке в сушильном шкафу. Реагент, имеющий влажность выше нормативной, слеживается, может образовывать комки, что отрицательно сказывается на его эксплуатационных свойствах. В упомянутом техзадании массовая доля влаги в гранулах должна была составлять не более 5 процентов.

Определение нерастворимого в воде остатка:
Пробу материала растворяют в воде, затем подсчитывают массовую долю нерастворенных веществ. Чем больше нерастворимый остаток, тем хуже качество реагента, выше риск загрязнения дорог и воздуха.

Определение насыпной плотности:
Пробу взвешивают в мерном сосуде в состоянии естественной влажности, что позволяет определить массу материала со всеми пустотами.

🟩 Определение температуры кристаллизации и плавящей способности

Ключевыми показателями эффективности при анализе ПГМ являются температура кристаллизации и плавящая способность.

Температура начала кристаллизации:
Определение проводят по ГОСТ Р 58426-2020. В ходе испытания определяют начало замерзания реагента при разных концентрациях раствора и оценивают температурный предел взаимодействия со льдом и снегом. Рабочая температура — та, при которой антигололедные материалы плавят лед и растворяют снег, долгое время поддерживают их в таком состоянии.

В технической документации на закупку ПГМ в Казани устанавливалось требование к температуре начала кристаллизации — не выше 10 градусов Цельсия. Важно отметить, что в ходе проверок Роскачества для 67 процентов образцов были выявлены не соответствующие заявленным температурные диапазоны: производители заявляли работу при минус 30 градусах, а на практике материалы теряли свойства уже при минус 22 градусах.

Применение методов физико-химического анализа при исследовании эффективности существующих и разработке новых противогололедных реагентов позволяет проводить эти работы на научной основе. Целью исследования является определение температур низкотемпературных эвтектик в системах соль-вода при различном соотношении компонентов.

Плавящая способность:
Важнейшая характеристика любого ПГМ, отражающая, сколько граммов льда способен растопить 1 грамм реагента. Реагенты, обладающие высокой плавящей способностью, предпочтительны, поскольку это помогает снизить затраты и уменьшить нагрузку на окружающую среду.

Плавящую способность ПГМ или количество расплавленного льда вычисляют по формуле, учитывающей массу чаши со льдом до обработки материалом, массу чаши после испытания с остатками нерасплавленного льда и ПГМ и количество используемого материала. В Казани, например, устанавливалось требование к плавящей способности не менее 5 граммов льда на 1 грамм ПГМ.

🟥 Определение коррозионной активности и воздействия на материалы

При анализе ПГМ обязательной является оценка коррозионной активности и агрессивного воздействия на цементобетон.

Коррозионная активность на металл:
Определение проводят по ГОСТ Р 58426-2020. Методика заключается в обработке образцов металла растворами ПГМ и помещении их в климатическую камеру для моделирования воздействия перепадов температур. За 15 циклов замораживания-оттаивания образец проживает 15 лет, что позволяет точно понять его поведение при систематической обработке реагентами.

В ходе масштабной проверки Роскачества 86 процентов образцов не соответствовали нормам по степени коррозионной активности. Это критический показатель, поскольку повышенная коррозионная активность приводит к преждевременному износу автомобилей, дорожной техники и элементов дорожной инфраструктуры.

Показатель агрессивности на цементобетон:
Определение степени агрессивного воздействия на цементобетон проводят по ГОСТ Р 58426-2020. Особенно агрессивные составы могут с годами разрушать и бетон, и арматуру внутри. В Казани устанавливалось требование к показателю агрессивности воздействия на цементобетон не более 0,07 грамма на кубический сантиметр. При проверках Роскачества около 48 процентов образцов не соответствовали требованиям по степени агрессивного воздействия на цементобетон.

🟩 Экологические исследования и требования безопасности

Современный анализ ПГМ включает обязательную оценку экологической безопасности. В Москве, например, установлены жесткие требования к допуску противогололедных материалов к применению. Согласно пункту 2.2 Порядка, утвержденного постановлением Правительства Москвы от 10 апреля 2007 года N 242-ПП, применение противогололедных реагентов на объектах дорожного хозяйства осуществляется на основании Технологии зимней уборки при наличии действующего положительного заключения государственной экологической экспертизы федерального уровня на ее проект.

Требования к экологической документации:
• Заявка производителя или поставщика подается с приложением действующего положительного заключения государственной экологической экспертизы федерального уровня на техническую документацию (технические условия, стандарты организаций) на противогололедный реагент.
• В документации о закупке противогололедных реагентов в качестве одного из обязательных требований указывается представление участником закупки действующего положительного заключения государственной экологической экспертизы.
• Представляется также паспорт безопасности вещества (материала) на противогололедный реагент.

Оценка воздействия на окружающую среду:
Согласно ежегодному экологическому мониторингу в Москве, уровень засоления почв, начиная с 2011 года (когда были впервые применены составы с формиатом натрия и мраморной крошкой), стабильно снижается. В настоящий момент 97 процентов почв в столице не имеют признаков засоления, а уровень содержания хлоридов в грунтах в 5 раз ниже предельно допустимой нормы.

Специалисты фитопатологи и дендрологи выявили, что в 2018 году состояние 88 процентов деревьев, растущих вдоль трасс, оценивалось как хорошее и удовлетворительное, что в 1,5 раза больше, чем годом ранее. Газоны показали следующие результаты: суммарно почти 90 процентов получили отметки «хорошо» и «удовлетворительно».

Биотестирование:
Противогололедные материалы представляют собой солевые растворы, в связи с чем для прогноза их влияния на биологические объекты рассматривают в качестве модели клетку или одноклеточный организм. Проводится экотоксикологическая оценка ПГМ с различным соотношением хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов. Исследования показывают, что ПГМ с повышенным содержанием ионов кальция обладают менее выраженной токсичностью.

Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов:
Проводят по ГОСТ Р 58426-2020. Контроль радиационной безопасности обязателен для всех типов ПГМ.

🟧 Практические кейсы применения анализа ПГМ

Ниже представлены примеры из практики, демонстрирующие эффективность применения анализа ПГМ для решения производственных, контрольных и экспертных задач.

Кейс № 1. Масштабная проверка Роскачества: выявление массовых несоответствий

В ходе масштабной проверки противогололедных смесей, организованной Роскачеством, из 21 образца, закупленного в семи регионах России, соответствующими нормативам оказались только шесть.

Результаты анализа ПГМ показали:
• В шести случаях реальный состав реагентов не совпадал с заявленным.
• 86 процентов образцов не соответствовали нормам по степени коррозионной активности.
• Около 48 процентов не соответствовали по степени агрессивного воздействия на цементобетон.
• Для 67 процентов были выявлены не соответствующие заявленным температурные диапазоны: производители заявляли работу при минус 30 градусах, а на практике материалы теряли свойства уже при минус 22 градусах.

Интересно, что у одной торговой марки рабочая температура оказалась ниже заявленной: производитель указывал предел минус 25 градусов, а смесь продолжала работать даже при минус 32 градусах. По итогам проверки всем производителям, провалившим испытания, направили официальные уведомления, а результаты переданы в надзорные органы. Данный кейс демонстрирует критическую важность входного лабораторного контроля при закупках ПГМ для государственных и муниципальных нужд.

Кейс № 2. Арбитражный спор о соответствии технических характеристик ПГМ

Администрация Советского района Казани провела аукцион на поставку противогололедного материала на сумму свыше 500 миллионов рублей. В техническом задании были установлены требования к показателям реагента: плавящая способность не менее 5 граммов на грамм, температура начала кристаллизации не выше 10 градусов, показатель агрессивности воздействия на цементобетон не более 0,07 грамма на кубический сантиметр, массовая доля растворимых солей 20-30 процентов и влаги в гранулах не более 5 процентов.

УФАС признало эти требования избыточными, поскольку закон о контрактной системе не обязывает участника закупки иметь в наличии товар в момент подачи заявки, а подробное описание химического состава и компонентов реагента или показателей, которые становятся известными только при его испытании после производства, имеет признаки ограничения доступа к участию в закупке.

Арбитражный суд Республики Татарстан поддержал выводы антимонопольной службы, а Одиннадцатый Арбитражный апелляционный суд оставил это решение без изменения. Данный кейс подчеркивает важность баланса между необходимостью контроля качества ПГМ и соблюдением требований контрактного законодательства.

Кейс № 3. Судебный запрет на использование реагента из-за отсутствия подтверждения безопасности

В Красноярске суд запретил муниципальному предприятию «САТП» использовать противогололедный реагент «Айсмелт ХКНМ» (хлористый кальций натрий модифицированный). Роспотребнадзор инициировал запрет, поскольку вещество не прошло проверку, и неизвестно, соответствует ли оно санитарным нормам и правилам.

Предприятие оспорило предписание Роспотребнадзора в суде, но Арбитражный суд Красноярского края признал законным запрет использования реагента. Производитель — Уральский завод противогололедных материалов — также пытался обжаловать решение как третья сторона, ссылаясь на то, что судебный акт затрагивает его права и законные интересы.

Этот случай наглядно демонстрирует, что отсутствие надлежащего анализа ПГМ и подтверждения безопасности может привести к полному запрету применения материала, даже если он уже закуплен и используется.

На странице нашего сайта https://khimex.ru/ представлена подробная информация о возможностях и особенностях анализа ПГМ, проводимого в нашей лаборатории, оснащенной современным аналитическим оборудованием и укомплектованной квалифицированными специалистами, имеющими многолетний опыт экспертных исследований.

🟩 Метрологическое обеспечение и оформление результатов

Для обеспечения достоверности результатов анализа ПГМ лаборатория должна располагать комплексом средств измерений, прошедших поверку, и испытательного оборудования, прошедшего аттестацию.

Требования к оборудованию:
• Весы лабораторные с погрешностью не более 0,02 грамма.
• Сушильный шкаф с терморегулятором, обеспечивающий нагрев до 105-110 градусов Цельсия.
• Сита с размерами отверстий для определения зернового состава.
• pH-метры для определения активности ионов водорода.
• Центрифуги для выделения нерастворимого остатка.
• Климатические камеры для определения коррозионной активности.
• Приборы для определения температуры кристаллизации.

Оформление результатов:
Порядок оформления результатов испытаний проводят в соответствии с ГОСТ Р 58426-2020 (раздел 5). Протокол испытаний должен содержать:
• Наименование и реквизиты испытательной лаборатории.
• Номер и дату составления протокола.
• Идентификационные данные пробы.
• Применяемые методики анализа со ссылками на нормативные документы.
• Полученные результаты с указанием единиц измерений и погрешности.
• Заключение о соответствии или несоответствии установленным требованиям.
• Подписи исполнителей и руководителя лаборатории.

🟥 Требования безопасности при выполнении анализа

При проведении анализа ПГМ необходимо соблюдать правила безопасной работы в химической лаборатории:
• Работы проводятся в специально оборудованных помещениях с приточно-вытяжной вентиляцией.
• Все работы с летучими веществами проводятся в вытяжном шкафу.
• Персонал должен быть обеспечен средствами индивидуальной защиты: халатами, перчатками, защитными очками.
• При работе с кислотами и щелочами соблюдают правила безопасности: при приготовлении растворов кислоты кислоту приливают в воду тонкой струей при перемешивании.
• Хранение реактивов осуществляется в специальных шкафах в ограниченных количествах.

🟩 Заключение

Проведение анализа ПГМ является необходимым элементом системы входного контроля и обеспечения безопасности при борьбе с зимней скользкостью. Регулярный лабораторный контроль позволяет:
• Обеспечивать соответствие применяемых материалов требованиям нормативной документации.
• Предотвращать использование неэффективных или опасных реагентов.
• Снижать коррозионное воздействие на транспортные средства и дорожную инфраструктуру.
• Минимизировать экологический ущерб и воздействие на здоровье населения.
• Иметь доказательную базу при разрешении споров о качестве поставленной продукции.

При организации работ по анализу противогололедных материалов необходимо обеспечить правильный и документированный отбор проб, применение стандартизованных методик анализа, использование современного аналитического оборудования и квалифицированный персонал.

Результаты масштабных проверок показывают, что значительная доля представленных на рынке противогололедных материалов не соответствует обязательным требованиям по составу, коррозионной активности, воздействию на бетон и температурным диапазонам. Судебная практика также демонстрирует, что отсутствие надлежащего контроля качества может привести как к административным штрафам, так и к полному запрету на использование продукции.

Проведение физико-химического анализа с использованием современных методов, включая определение фазовых равновесий в водно-солевых системах, позволяет разрабатывать новые эффективные составы с оптимальными характеристиками. Исследования показывают, что варьирование соотношений солевых компонентов позволяет достигать низких температур эвтектик и высокой плавящей способности при одновременном снижении токсичности и коррозионной активности.