低表面能緩釋型融雪除冰涂層在貴州高速公路上的應用研究

鄭飛軍，李 熙，穆 勇

(貴州高速公路集團有限公司，貴州 貴陽 550000)

低表面能緩釋型融雪除冰涂層在貴州高速公路上的應用研究

鄭飛軍，李 熙，穆 勇

(貴州高速公路集團有限公司，貴州 貴陽 550000)

貴州高速公路冬季出現凝凍路段較多，目前均采用鋪砂撒鹽的措施，但其后期對路面及沿線設施腐蝕較嚴重。結合實例介紹了低表面能緩釋型融雪除冰涂層在貴州高速公路上的應用，通過相關室內試驗，得出適宜的涂層用量，并在現場驗證使用，觀察其效果。

低表面能緩釋型融雪除冰涂層；試驗；涂層用量；粘附性能

1 性能特點

(1)涂層主要由低表面疏水膜、冰點抑制劑組成，兩者的協同作用加強了路/橋面防冰融雪效果，具有長效釋放效果，一次噴涂可發揮一個冬季的融雪除冰效果。

(2)冰點抑制劑不僅有利于路/橋面高效、長效除冰融雪，同時也能作為金屬防銹劑、減少氯鹽對路/橋面、路/橋面鋼結構及周邊環境的破壞。

(3)有機硅橡膠涂層具有透氣封水性和自清潔性能，增加了涂層與路/橋面的粘附性，可自動清除表面覆蓋灰塵，能夠恢復冰點抑制劑對冰點的抑制作用，主動維持路/橋面防冰融雪，確保整個冬季路/橋面除冰融雪需求。

(4)冰點抑制劑組分的表面化學改性使得其表面呈現出油性特征，有利于冰點抑制劑在涂層中的分散，加強涂層與路/橋面的粘附性，同時減少雨水對冰點抑制劑的沖刷，從而達到長效防冰融雪效果。

(5)噴涂除冰涂層的瀝青路/橋面可有效起到封水的效果，對瀝青路/橋面可起到預防性養護的作用，能延長瀝青路/橋面的使用壽命。

2 室內試驗

為了得到涂層在寒區瀝青混凝土路面上合適的噴灑量，特進行室內試樣凝凍觀察試驗與粘附性能試驗(涂層的融雪除冰功能的實現一大主要因素是低表面能降粘技術，故通過粘附性能試驗也可得出合適的噴灑量)。

首先進行室內試樣凝凍觀察試驗，得出粗略的合適噴灑量。選取4組馬歇爾試件與4組稀漿封層磨耗試件，1組空白，其他3組按涂刷量0.2、0.4、0.6 kg/m2涂刷低表面能緩釋型融雪除冰涂層，然后將其全部置于最低氣溫-3 ℃的室外，當晚伴有降雪，第二天一大早進行觀察。

可以看出，空白組試樣上的積雪最多，而0.2 kg/m2的試樣上有部分積雪，0.4 kg/m2與0.6 kg/m2試樣上無積雪，由此可知，融雪效果與涂層涂刷量有關。對于寒區瀝青混凝土路面，涂層涂刷量應在0.4 kg/m2附近，此時融雪效果可滿足要求。

然后進行粘附性能試驗，進一步得出更具體的適用涂層用量。筆者采用剪切試驗和拉伸試驗來測試涂層對粘結強度的影響。

試驗方案：試驗分為11組(用量為0.3 kg/m2、0.32 kg/m2、0.34 kg/m2、0.36 kg/m2、0.38 kg/m2、0.40 kg/m2、0.42 kg/m2、0.44 kg/m2、0.46 kg/m2、0.48 kg/m2、0.50 kg/m2)，每組采用兩個馬歇爾試件，將兩塊試件固定，中間蓄水，置于低溫試驗箱凍結，試驗溫度取為-10 ℃，24 h后取出試件，立即分別進行剪切試驗和拉伸試驗，試驗在100 kN的萬能試驗機上進行，剪切試驗與拉伸試驗結果分別如表1與表2所示。

表1 不同涂層用量/(kg/m2)對應的剪切破壞力/N

表2 不同涂層用量/(kg/m2)對應的拉伸破壞力/N

將試驗結果數據在exsel表格中繪制成散點圖，分別如圖1、圖2所示。

圖1 不同涂層用量對應的剪切破壞力

圖2 不同涂層用量對應的拉伸破壞力

從圖1與圖2中可以看出，在涂層用量小于0.38 kg/m2時，剪切破壞力和拉伸破壞力變化比較明顯，而大于0.38 kg/m2時，變化趨于平緩，故涂層用量宜為0.38 kg/m2。

3 現場試驗

根據前幾年的路況經驗，貴陽環城高速公路的干井互通橋面在貴陽氣溫低于0 ℃時是會凝凍的，故在此橋面上選取100 m2實施低表面能緩釋型除冰涂層驗證性現場試驗。試驗分為空白組和試驗組(試驗組為行車道，空白組為旁邊的超車道)，試驗組的用量根據前面的室內試驗噴灑0.38 kg/m2，除冰涂層表面固化后開放交通。施工完的第二天貴陽最低氣溫達到-3 ℃，并有伴有小雪，第三天早上對低表面能緩釋型融雪除冰涂層的抗凝冰效果進行了觀察。

可知，噴涂區和未噴涂區的路況程度有較大的區別，噴涂區在路面車輛的碾壓作用下，無積雪成冰現象，而非涂層路面在降雪過后，路面已形成了薄冰層，且有部分積雪，有一定的安全隱患，說明低表面能緩釋型融雪除冰涂層對冰層的凍結有較好的抑制作用，降低了路面冰層的粘結，保證了行車安全。通過后期觀察，噴灑涂層路段整個冬季均未有凝冰積雪現象，效果明顯。

4 小 結

通過低表面能緩釋型融雪除冰涂層在貴州省高速公路凝冰橋面上的應用，表明低表面能緩釋型融雪除冰涂層可較好的發揮主動融雪除冰技術，一次噴涂可實現一個冬季內的持續融雪除冰效果；施工工藝簡單、維護方便、可操作性強，安全環保，不會腐蝕道路橋梁，具有顯著的社會效益。低表面能緩釋型融雪除冰涂層在貴州目前只是試用階段，如果下一步推廣應用，需針對性研究其在貴州瀝青混凝土路面上的應用經驗，相應的改進涂層配方與施工工藝，使其更快捷有效的發揮融雪除冰的作用。

[1] 張健康,胡光偉,朱啟洋.長效緩釋型瀝青路面自融冰涂層的研究及應用[J].江蘇省公路學會2014年學術年會論文集,2014：26-27.

[2] 姚運仕，陳團結，向豪，等.環保型長效自融冰雪路面涂層試驗[J].交通運輸工程學報,2013：13-14.

AdissertationonapplicationoflowsurfaceenergyslowreleasemeltingsnowremovingcoatingonGuizhouexpressway

ZHENG Fei-jun,LI XI,MU Yong

(Guizhou Highway Group Co.,Ltd., Guiyang，Guizhou 550000，China)

Frozen section of Guizhou expressway appeared more in winter.Now the measures of sanding and salting used more.But the later corrosion on the pavement and road facilities will be seriously. This paper introduces the low surface energy release in addition to the application of ice coating snow on Guizhou expressway.Through indoor experiment,the suitable coating amount has be obtained.Field verification has been used and observed.

low surface energy release melting snow and ice coating;test;coating amount; adhesive property

2016-11-17

鄭飛軍(1987-)，男，湖南邵東人，工程師，研究方向：路基路面。

U416.1

：B

：1008-3383(2017)06-0003-02