江淮地區融雪劑性能試驗及選用標準

繆廣華 （馬鞍山市和縣農村公路管理局，安徽 馬鞍山 238200）

1 概 述

我國大部分地區的道路和橋梁在冬季雨雪天氣時都會結冰、積雪，使得路面或橋面濕滑，增加交通事故的發生概率，嚴重影響人們的出行、工作以及社會、經濟正常運行。為保證冬季道路的暢通，灑布融雪劑這一便捷、高效的除雪手段已被道路管養部門普遍采用[6][7]。

當人們在享受著通過使用融雪劑帶來的交通便利的同時，融雪劑的危害也逐漸顯現出來，大量使用融雪劑會嚴重腐蝕橋梁和路面、污染植物和水源，粘附于汽車上的融雪劑還會腐蝕底盤，減少汽車使用壽命[5][8]。

市場上融雪劑的種類很多，大體可分為三類：非氯鹽型、氯鹽型、復合型。非氯鹽型融雪劑的主要成分包括有機或無機鹽、胺、醇等，這一類融雪劑比較環保，但價格普遍太高，甚至是氯鹽類價格的10 倍左右，道路管養單位從成本考慮，相對采購較少， 一般只用于水源保護區等環保要求高或鋼橋面等特殊路段。氯鹽型融雪劑主要成分包含氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂等鹽類化合物，腐蝕性較大，但由于價格便宜，仍被國內外普遍使用。復合型融雪劑性能介于非氯鹽型和氯鹽型之間[10]。

目前江淮地區大部分環保型融雪劑，主要是氯鹽含量的多少，加之政府管理粗放，使得市場上融雪劑良莠不齊。因此如何簡單、有效地檢測融雪劑的質量、選用性價比較高的融雪劑，使它在充分發揮融雪化冰性能的同時能夠最大限度地降低對周圍環境和人類健康的危害，已成為冬季除雪工作中有待研究和進一步探索的課題。

2 性能試驗

筆者根據道路管養部門融雪劑的使用情況，共選取了9 種融雪劑。其中融雪劑1#～4#均為不同氯鹽的混合型，只是鈉、鎂、鈣的含量不同，是使用較多的融雪劑類型；5#為非氯鹽型融雪劑，主要成分為木醋酸鈣；6#為尿素；7#為工業鹽；8#和9#是為環保型融雪劑CMA，主要成分為醋酸鈣鎂鹽。為了比較上述9種融雪劑融雪除冰的效果及對構造物、沿線植被的影響，分別進行溶解速度、融雪能力、金屬碳鋼腐蝕率、水泥混凝土腐蝕性和植物耐鹽試驗[1][3]，觀察不同融雪劑在試驗中的表現，以進一步選用合適的融雪劑。

2.1 溶解速度

溶解速度是指在某一溶劑中單位時間內溶解溶質的量。融雪劑的溶解速度越快，越有利于融雪除冰的效率。融雪劑的溶解速度試驗方法是：首先稱取40.0g±0.1g 試樣放入燒杯中，將攪拌葉置于燒杯中間， 將攪拌器轉速調至100r/min， 再加入200mL 溫度為25℃±2℃蒸餾水， 立刻啟動精密電動攪拌器，并開始計時。待其完全溶解后，記錄所用時間為完全溶解時間。融雪劑溶解速度試驗結果如圖1 所示。

由試驗結果可以看出，試驗用的融雪劑溶解速度和其化學組成無明顯規律，影響融雪劑溶解速度的因素更多的和材料的形態、尺寸等有關。

其中，1#和2#融雪劑溶解后溫度明顯降低，說明該融雪劑融化需吸收大量的熱量， 這會導致周圍冰雪的溫度進一步降低，因此要求融雪劑需要具有更低的冰點或更大的撒布量才能將冰雪融化。7#氯化鈉顆粒不易溶解，攪拌超過16min 才完全溶解。

試驗過程發現，8#融雪劑白色部分很快溶解后，有一些黑色的顆粒完全不溶解，傾倒出溶液后發現，這些未溶解的是粒徑相對均勻的石料，主要為融雪劑提供抗滑作用。8#和9#融雪劑均具有遇水自行發熱的特點，尤其是9#融雪劑，室溫下溶于水后溶液溫度可升至40℃以上，這種特性可以加速雪的融化。

2.2 融雪能力

融雪能力主要是指融雪劑在一定溫度下的融雪速度[2]。

試驗方法為： 先稱取200g±0.1g 融雪劑固體樣品， 置于400mL 燒杯中， 加水溶解， 全部轉移至1000mL 容量瓶中，搖勻。再取2 個150mL 相同直徑和高度的瓷坩堝，加100mL 水，置于-10℃±1℃的低溫恒溫箱中至結冰。稱取25mL 融雪劑溶液和25mL 氯化鈉溶液，分別移入50mL 燒杯中，置于-10℃±1℃的低溫恒溫箱中，12h 后備用。從低溫恒溫箱中取出帶有冰塊的瓷坩堝，擦干外壁的水和冰，迅速稱量，精確至0.1g。將制備的融雪劑溶液迅速倒入盛有冰塊的瓷坩堝中，然后放回低溫恒溫箱內。0.5h 后取出該瓷坩堝，立即傾倒其液體，并迅速稱量燒杯和剩余冰塊的質量。試驗結果見圖2 所示。

試驗結果表明，9#融雪劑的融雪能力最好。

試驗過程發現，除尿素之外其他8 種材料的冰點均可達到-10℃甚至更低， 但將濃度均為200g/L 的融雪劑溶液放于-10℃的低溫凍融箱中發現，只有1#、2#、7#、9#始終沒有結冰。其他均出現不同程度的結冰，6#尿素在該試驗中結冰最嚴重，溶液幾乎全部結冰，融雪能力也最差。說明當天氣溫度較低時，不宜采用尿素作為融雪劑。

為了了解融雪劑的融雪能力和化學組成的關系，本研究進行了NaCl、CaCl2、MgCl2分析純的融雪能力試驗，其試驗數據分別為：0.16g/min、0.19g/min、-0.07g/min。 從試驗數據可以看出，NaCl、CaCl2的融雪能力相差不大，且均遠遠大于MgCl2的融雪能力。這個規律和圖2 的結果基本是對應的。因此，從提高融雪劑化冰能力考慮，應減少MgCl2的使用比例。

2.3 融雪劑對金屬碳鋼的腐蝕

金屬碳鋼腐蝕試驗目的是了解不同的融雪劑對金屬碳鋼的腐蝕影響程度[4]。 試驗方法為采用濃度為35g/L 的融雪劑溶液進行碳鋼腐蝕性檢測，碳鋼掛片試塊尺寸為50mm×25mm×5.5mm，在40℃水浴放置48h 后，計算試驗前后試塊質量的變化，進而計算試塊在溶液中的腐蝕速率。試驗結果見圖3 所示。

從圖中可以看出，5#非氯鹽類的融雪劑對碳鋼的腐蝕最小，其次是環保型的8#、9#融雪劑，其中腐蝕最大的是7#工業鹽。

2.4 融雪劑對水泥混凝土的腐蝕

水泥混凝土腐蝕試驗目的是了解不同的融雪劑對水泥混凝土腐蝕的影響程度。試驗方法是將養護好的標準立方體混凝土試塊單面浸于濃度為3%的融雪劑溶液中，假設融雪劑白天融化8h，夜晚冰凍16h，共凍融循環28d。測量實驗前后混凝土試塊的質量變化，進而計算單位面積的質量損失，試驗結果見圖4 所示。

試驗結果表明，5#非氯鹽類的融雪劑對水泥混凝土的腐蝕最小，7#工業鹽腐蝕是比較大的。

2.5 融雪劑對植物的影響

植物耐鹽試驗表征融雪劑對植物的影響程度，試驗方法是采用盆栽植物綠蘿作為試驗對象，3 盆作為一組， 用不同融雪劑溶液噴灑植物，每種植物一次融雪劑劑量10g/m2，每周一次，直至出現受害癥狀。記錄植物出現受害癥狀前的融雪劑最大累計噴灑量即耐鹽量，以g/m2表示，作為對比，其中一組盆栽綠蘿僅灑水處理，試驗結果見圖5 所示。

試驗中，8#、9#和水三組的植物一直成活， 達到250g/m2后中止了試驗。結果表明，尿素對植物影響較大，容易導致植物葉子變黃直至“燒死”。

3 融雪劑的選用

江淮地區位于從亞熱帶季風濕潤氣候向溫帶季風半濕潤氣候過渡,冬季最低氣溫一般不超過-10℃，普遍在-5℃左右。自北至南最低溫度逐漸升高，降雪量一般逐漸增大。以2014 年初，連續多天降雪結冰（共9d）為例，亳州、合肥、安慶三地平均日最低氣溫（9d 平均）分別為-2.6℃、-1.5℃、-0.7℃；總降雪量（ 已 折 算 成 降 水 量） 分 別 為 34.4mm、68.4mm、61.0mm。2009～2014 年5 年內， 三地極端最低氣溫分別為-9.6℃（2010.1.13）、-7.8℃（2013.12.28）、-6.5℃（2013.12.28）。

根據上述試驗結果和氣候特點，并考慮到經濟性，江淮地區選用的融雪劑應滿足表1 的技術要求。

江淮地區選用融雪劑的技術要求 表1

4 結 語

融雪劑的選用應既能確保除冰融雪質量，提高行車安全，又能減小對構造物、周邊環境的影響。即是融雪劑應具有良好的融雪速度和融雪能力；具有一定的環保性能，不能對鋼結構、水泥混凝土結構以及沿線植被產生嚴重的影響；具有良好的經濟性等。江淮地區道路除冰融雪選用融雪劑時應結合當地的氣候特征，對其性能進行必要的測試，在合理成本的前提下，選擇符合要求的融雪劑。

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[2]劉恒權.公路用融雪劑檢測、評價和應用技術[J].交通標準化，2010(8).

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[5]劉少偉，劉鵬沖.氯鹽融雪劑腐蝕橋梁構件的機理分析及防治對策[J].內蒙古公路與運輸，2012(6).

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[7]喻文兵,李雙洋,馮文杰,易鑫.道路融雪除冰技術現狀與發展趨勢分析[J].冰川凍土，2011(4).

[8]洪乃豐.氯鹽融雪劑是把雙刃劍——淺議國外使用化冰鹽的教訓與經驗[J]城市與減災，2005(4).

[9]張永杰.北方地區高速公路除雪防滑技術的探討[J].河北建筑工程學院學報,2010(1).

[10]陳建濱.環保型道路融雪劑的研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2006.