融雪劑對橋梁的破壞和影響

楊哲斌(國家新聞出版廣電總局，北京 100866)

自20世紀90年代以來，隨著各國城市化建設的加快，由于使用融雪劑清除積雪導致的路橋破壞愈發成為一個全球性的難題。以我國為例，目前除雪的方式主要以物理和化學兩種方式為主。物理方式主要采用機械鏟雪和人工清雪等，人工除雪作業強度高效率低；機械除雪對進口大型除雪機械依靠程度高，除東北三省和新疆等少數地區城市擁有外，其他城市則幾乎無除雪機械。以使用融雪劑為代表的化學除雪方式簡便實用、使用廣泛，但易對環境造成影響，使用后不但土壤、農田造成不可恢復性的破壞，對路面及橋梁也造成嚴重腐蝕。

融雪劑具有一定的危害性，對橋梁的混凝土和鋼筋影響尤為嚴重，大大縮短了橋梁的使用壽命。2008年我國南方各省為了抵御雪災使用了大量的融雪劑，使得各大主要橋梁道路遭受嚴重破壞，導致間接經濟損失達1000億人民幣；另外有數據表明，我國北方地區年因使用融雪劑造成的直接和間接損失高達10億人民幣。減小融雪劑的危害，有效提高道橋的使用壽命迫在眉睫。

1 融雪劑的種類和工作機理

1.1 融雪劑的種類

目前，國內外廣泛使用的三種融雪劑，一種是以醋酸鉀(C2H3KO2)為主要成分的有機融雪劑；第二種為氯鹽類的無機融雪劑，如氯化鈉(NaCl)、氯化鈣(CaCl2)、氯化鎂(MgCl2)、氯化鉀(KCl)等，即“化冰鹽”；第三種是以氯鹽加非氯鹽或阻銹劑的混合型融雪劑[1]。

應用最多的氯鹽類融雪劑，其具有效果好、速效性高、原料易得、價格低廉等特點，但對大型公共基礎設施的腐蝕和生態環境的破壞性較大。較之相比，有機類融雪劑沒有什么腐蝕損害，但由于其冰點高，不易在低溫地區使用，極大地限制了其應用范圍和地域，同時經濟上費用較高，通常是氯鹽類的30倍，一般只在機場跑道等具有特殊要求的場所使用。不同類型融雪劑的使用和破壞性能見表1。

1.2 工作機理

融雪劑的融雪作用是通過其溶于水(雪)后，使溶液(含融雪劑的雪水混合溶液)的冰點下降至零度以下，達到化雪的目的。以氯鹽類融雪劑為例，氯化鈉溶于水后冰點在-10℃，氯化鈣在-20℃左右，醋酸鹽類可達-30℃左右。融雪劑溶于水后，水中離子濃度增大，使水的液相蒸氣壓下降，但冰的固態蒸氣壓不變，為達到冰水混合物平衡共存時固液相蒸氣壓相等的狀態，冰便融化；另外，鹽的溶解使含鹽雪水的凝固點降低，因此在雪水中溶解了鹽之后就難以再形成冰塊。

2 氯鹽類融雪劑對橋梁的危害

表1 常用融雪劑性能比較

含氯鹽類融雪劑的冰融化后，隨雪水流淌進入地下，對地下水資源和農田造成污染的同時，也對道橋等大型建筑物造成嚴重的腐蝕。

2.1 對鋼筋混凝土的侵蝕原理

水泥漿體因泌水作用造成局部水灰比增加，使表面孔隙率變大，即發生如下化學反應：2NaCl+Ca(OH)2=2NaOH+CaCl2。由于高價Ca2+離子的析出使溶液的溶解度大幅增加，進而增大空隙率，降低了混凝土強度[1-3]。

另外由于Cl-離子的滲入，使得低溫下產生的結晶體積增大，導致“鹽凍”現象，引發鋼筋的活化發生銹蝕。而當鋼筋表面被銹蝕后，其體積就會增大(2倍～6倍)，擠壓包裹在其表面外側的混凝土，使混凝土保護層發生開裂，破壞水泥混凝土結構，強度降低，最終導致整體破壞[4，5]。

2.2 對橋梁的破壞作用

2.2.1 國外橋梁破壞的實例

上世紀80年度以來，美國加拿大等西方國家曾在路橋等大型建筑物路面上大量使用氯鹽化冰雪，在其后的20年中發生大面積的鋼筋腐蝕性破壞現象。據報道，截至90年代末期，全美已有超過一半的橋梁受到融雪劑的腐蝕破壞，其中近四成橋梁出現承載力不足，近30年間美國政府因修復受腐橋梁已耗費約一千五百余億美元。英國同樣深受化冰鹽之害。上世紀70年代因撒鹽除雪而導致混凝土順鋼筋開裂，其后15年間年的修復費已為原始橋梁建設費的兩倍，至本世紀初，累計修復費達到建橋費的六倍。這些實例表明，使用化冰鹽不但造成嚴重經濟的影響更危害性人們的生活安全。

2.2.2 融雪劑對我國橋梁的破壞作用

鑒于國外使用氯鹽類融雪劑的經驗教訓，近年來我國加大橋梁的檢查和維護。北京市政路橋集團曾對勁松、東直門、雙井和西直門等主要交通樞紐地區的橋梁進行了鋼筋銹蝕檢測后發現，使用氯鹽類融雪劑的幾十年間，由于含氯化物的混合鹽水侵蝕梁板和柱基等關鍵承載部位，造成這些部位的鋼筋銹蝕損壞。西直門橋有落水口的墩柱結合部氯化物侵入深度近一厘米，該處鋼筋已嚴重銹蝕，失重率達百分之三十。據相關媒體報道，南京市部分城市橋梁路面因融雪劑侵蝕、大型掃雪機械和裝上防滑鏈車輛的碾壓，產生了很多坑洞，大大降低橋梁路面的耐久度。

3 減小融雪劑破壞性的措施

3.1 加大對融雪劑的使用管理

北京率先改進了融雪劑的使用方法，采用“機械除雪為主、融雪劑融雪為輔”的除雪作業方式，嚴格控制融雪劑的用量，嚴禁將清除的殘雪堆積或拋撒到車行道，黑冰黑雪應及時清除外運。

北京市政部門出臺的地方標準中對融雪劑產品的融雪能力、溶解速度、金屬腐蝕、植物耐鹽性、重金屬含量等提出測試及評價指標[6]。有了科學的檢測手段和評估指標，規范融雪劑的生產，改善融雪劑市場良莠不齊的局面，從而在源頭上減輕了融雪劑對交通基礎設施的腐蝕危害。

3.2 加速研發環保型融雪劑

由于對道橋和環境的破壞嚴重，工業食鹽化雪劑將被環保型融雪劑所代替是必然趨勢。隨著我國城市化建設速度的加快，機械除雪不能滿足需要，據估算未來5年，我國除雪劑市場容量應達到200萬噸。因此，研發適合我國北方寒區道橋的方便高效環保融雪劑已刻不容緩。

3.3 加強工程建設管理，提高維護手段

降低融雪劑的危害，除融雪劑本身質量因素外，提高工程建設的質量是一個更重要的手段。在我國的道路與橋梁在建設過程中，由于施工過程中的偷工減料現象屢見不鮮，加之監管環節的不嚴格導致個別工程施工質量較差，從而致使我國北方寒區路橋的鹽害嚴重。除此之外，增強對“鹽害”的預防策略，強化對基礎設施的防腐技術亦是不容忽視的手段。比如，在橋梁易被侵蝕的部位加涂防護層，提高混凝土的密實性，以防氯鹽溶液接觸到鋼筋。

4 結語

我們應清醒地看到，融雪劑的使用在有效除雪的同時，也對基礎設施具有嚴重的腐蝕性，甚至對國民經濟造成巨大損失，影響我國經濟的可持續發展。在系統總結國內外經驗教訓的基礎上，合理融雪劑使用規范，最大限度地減少腐蝕影響，是當前我國亟需解決的問題。

[1]張志敏,杜素軍,趙世濤.融雪劑對交通設施和環境的影響及對策研究[J].山西建筑,2010,36(23):345-347.

[2]程剛，杜素軍，鄭美軍.道路融雪劑的研究[J].山西交通科技,2006,(1):34-37.

[3]邱常義.氯鹽類融雪劑對建筑與環境的危害探討[J].江西化工,2008(4):78-81.

[4]劉麗平.化學融雪與大橋耐久性[J].中國市政工程,2008(2):22-23.

[5]王小光.高效環保型融雪劑的研制[D].鄭州:鄭州大學碩士學位論文,2007.

[6]北京市地方標準:融雪劑.DB11/T161-2011