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抑制路面结冰技术探究

我国北方冬季气候寒冷,许多公路与城市道路经常遭受冰雪的危害,降雪较大时基本呈冰雪路面状态,通常需要动用大量的人力与物力来清除冰雪,如采用普通除冰盐与融雪剂,会对结构物、环境及人的健康造成一定程度的危害。

日本在地理纬度、气候等方面与我国北方相似,也是受冰雪危害较严重的国家,研究应用合理的除冰雪措施一直是日本道路相关部门开展的工作。日本道路部门已从单纯研究机械除冰雪办法,拓展到研究应用防冻结路面的防治措施上。

在日本成功应用的抗冻路面分为化学类、物理类与物理化学综合类三种,其中化学类应用的最为广泛。化学类抗冻路面起源于上世纪60年代的欧洲,在瑞士、德国等国家应用较多。日本从70年代末期开始引进该种路面形式,并于90年代初期成功的进行了创新性研究。最近十几年伴随着化学类抗冻路面研究逐渐深入,在日本的大部分地区都进行了成功推广。

主要包括以下几种类型:
(1)盐分以水泥固化成粒状、圆球状物体,置换混合料中的粗、细集料,添加量约8%;铺筑后混合物中的盐分慢慢溶出,发挥融冰化雪的作用。
(2)盐化物以颗粒形式、表面裹油后置换混合料中的细集料,添加量约5%;类似上述,铺筑后混合物中的盐分慢慢溶出,发挥融冰化雪的作用。
(3)盐化物以粉体形式置换混合料中的矿粉,铺筑后混合物中的盐分慢慢溶出,发挥融冰化雪的作用。

化学类抗冻路面的有效抗冻成分为盐化物,盐化物替代混合料中的部分矿质材料,所形成的沥青混合料可以统称为盐化物沥青混合料,所铺筑的路面称为盐化物融冰雪路面。盐化物融冰雪沥青路面可以铺筑在陡坡路段、隧道的出入口处、桥面以及山涧的背阴路段等,可有效防止路面积雪结冰。另外,在城市道路的十字交叉口、公铁交叉口也可以铺筑盐化物沥青路面,防止车辆在下雪天的刹车打滑。

新型路面研究所通过试验研究、技术指导,已首次在陕西高速公路上成功应用了日本的粉体盐化物,铺筑了 5公里 的融冰雪沥青路面。

掺加粉体盐化物的抗冻路面在使用期限内每年冬季都会起到融冰雪的作用,可以减少融雪剂的撒布数量与撒布次数,从而减少融雪剂中的盐分对结构物的危害。冬季压实的积雪很难清除,粉体盐化物的掺加使积雪与路面之间形成不结冰的水,可以使积雪与路面分离并变得松散,另外也降低了冬季除雪的难度,节省了路面养护时间。

原材料技术性质:
粉体盐化物作为盐化物沥青混合料的重要组成成分,其技术性质必然会对混合料的性质产生较大的影响。
粉体盐化物主要成分包括:二氧化硅、氯化钠、氧化镁、氧化钙等,其中有效成分为氯化钠,占55%左右。
通过结构组成的研究得出了除冰雪原理:氯化钠通过该材料的多孔结构析出出来,降低路表积雪结冰的冰点,冰雪转化为液态水或水蒸气排出路面,达到融化冰雪的效果,作用原理见图1。氯化钠析出后多孔材料的体积不变,避免了混合料因有效成分析出造成空洞的危害。

实际应用情况:
通过试验表明,盐化物沥青混合料和普通沥青混合料的体积参数、路用性能差异不大,设计良好的 盐化物沥青混合料具有较好的高、低温性能,水稳定性亦满足规范要求; 通过实体工程试验路的铺筑说明, 盐化物的投放方式是施工控制的关键。
  

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