冬季道路養護手段的效率與方法分析

王士超

近年來，為保證風雪冰凍天氣道路的安全暢通，道路路面浮冰處理采用高速公路冬季養護拋灑融雪劑消冰的辦法，收效頗佳。但受自然環境、人力、物力、機械化程度的局限，人工拋撒灑融雪劑費工、費時、費材料、效率低，事倍功半并存在諸多安全隱患。同時部分結冰路段地形特殊，浮冰不集中，又氣候惡劣，因此路面浮冰的及時有效處理已成為冬季保通工作的難題之一。有效利用現有抗滑融雪材料的特點，改進現有抗滑融雪材料的加工工藝和撒布方法，對節約冬季道路養護費用、及時有效達到養護標注、保障道路安全暢通是非常必要的。

一、冬季氣候影響下的冰雪道路特征

積雪狀態受到氣溫、風力、降雪量、降雪形態、地理環境等影響，根據寒冷的氣候特點及道路特征，通過對冬季路面積雪的實際情況觀測，分析出各種降雪出現光滑冰雪路面類型。

1.1冰膜

當氣溫在一5℃一10 0C，降雪量小于Scm或雨或雨夾雪降至嚴寒路面，白天路面積雪狀態為雪水混合物，可以正常行車，晚間溫度下降后，路面形成小于1～厚的冰膜，較光滑，這種冰很難消除，行車易肇事。

1.2冰雪混合狀

氣溫一5℃一10℃，降雪量大于5cm，無風或風力小于3級，白天路面積雪狀態為雪水混合物，不光滑，可正常行車，晚間路面呈冰雪交融狀態，有冰棱出現，路面較滑。

1.3冰板

氣溫在一10℃以下，降雪量大于5cm，白天降雪降到路面形成雪水，晚間溫度降低凍結成厚度大于1～以上的冰，這種凍板硬度較大，很難消除。

而我國的溫帶地區如東南、西南、華南等地冬季氣候相對溫暖和潮濕，初雪較晚，終雪較早，主要的降雪過程多半集中在隆冬時節，11月末至3月初，一次寒潮侵入后，先是雨，再下雪（中間一般還有“雨夾雪”），路面基本黑冰或薄冰路面，對交通運輸的危害最為嚴重，也是目前最難于清除的。2008年至今，受極端惡劣氣候的影響，我國南方大部分地區、西北地區東部及吉林省南部地區均出現了罕見的持續數十日的雨雪、冰凍及大（暴）雪等極端災害性天氣，因降雨時的雨滴溫度很低，其氣溫處于臨界冰點溫度，地面形成一層光滑的薄冰，稱其為冰雨，導致路面形成厚厚的黑冰，造成直接經濟損失達125億元。基于上述分析得出，積雪形成的冰或者冰雪混合狀等較堅硬的雪質是目前抗滑融雪的難題，也是我們今后研究的重點。

二、現有冬季道路養護抗滑融雪材料撒布方式對比分析

目前抗滑融雪材料的撒布方式主要有直接撒布、預濕撒布、與氯鹽溶液混合撒布、與固體氯鹽混合撒布等。

固態融雪劑的直接撒布使用已露出其弊端，主要表現在以下幾個方面：一是干撒固態防滑料、融雪劑撒布作業時，路面較滑，彈出路面、濺入路肩和排水系統造成的浪費極大，加上風的影響，浪費比例高達30%；二是干燥融雪劑撒布在雪地上時，需要吸收熱量和濕氣，形成鹽水溶液，降低冰點，起到融雪化冰的作用，干燥的鹽顆粒在沒有吸收足夠的熱量和濕氣之前，是不起化學反應，不能融化冰雪的；三是固態融雪劑通常不能象液態融雪劑一樣實施預熱，融化冰雪所需時間較長，特別在氣溫較低的氣候條件下。四是融雪時產生的熱沖擊對路面有損害，鹽溶于水為吸熱反應，每千克鹽溶與水需吸熱73.9kJ，施撒固體鹽，則鹽溶解過程所需熱量主要來自由車輪碾壓的路面，鹽溶解吸熱導致路面溫度急劇下降而開裂，從而嚴重影響路面的壽命。

三、冬季道路養護防滑材料撒布效率方法的分析

冬季道路融雪劑預濕技術原理：融雪劑需有足夠的熱量和濕度才能起化學反應，達到融冰、化雪的效果。當干燥融雪劑剛被撒布在雪地上時，需吸收雪、冰地上熱量和濕氣，形成鹽水融液，降低冰點，起到融雪化冰的作用。干燥的顆粒鹽和片狀鹽在沒有吸收足夠的熱量和濕氣之前，是不起化學反應的，也就是說，是不能融冰、化雪的。當融雪劑剛剛撒布在雪地上時，公路上的濕氣還不足以馬上使鹽融化。隨著濕氣的吸收，鹽與雪開始融化，鹽融雪水不斷增多。隨著水的比例增加，鹽融水的冰點也開始變化。

研究發現：當融雪劑中水的比例達到8.6%時，冰點開始明顯降低。當鹽中水的比例達到23%時，鹽融水的冰點為一20 0C。表2表明融雪劑預濕濃度與融雪劑使用效率關系。因此，在撒布作業時，將水按一定比例與鹽預先混合后撒布，或將液態融雪液（巖鹽加入一定比例的水一鹽加和固態防滑材料混合撒布，可以大大降低融雪的冰點，提高作業效率，減低交通事故。

預濕融雪劑撒布作業，可以免除吸收熱量和濕氣的過程，直接產生融冰、化雪效果。通常融雪劑預濕量為20%-30%。當然，鹽水中水的比例要嚴格控制。

利用融雪劑預濕的原理，為了避免鹽害，對防滑材料進行水加熱混合處理后撒布試驗研究，研究開發一種防滑材料熱預濕技術，其防滑的機理為熱水與碎石混合撒布在結冰路面上，熱水可迅速地融化部分冰雪，使積冰路面出現坑洞，外部裹附有熱水的碎石可直接嵌擠在坑洞里，既不易被車輛和大風刮走和飛濺而流失，而且存在于積冰路面上增加其路面的摩擦系數。防滑材料熱預濕技術的操作工藝，通常作為防滑材料使用碎石直徑2.5-5.0～時，混入不同溫度的熱水，將其混合達到一定的粘結性，在一定的交通流量下，針對不同的結冰厚度路面測定其抗滑摩擦系數來證明其具有抗滑的作用。

當水的加熱溫度為4050℃時，碎石與熱水混合的防滑材料的粘性達到80 %- 90%，將該防滑材料撒布在冰膜路面上，撒布劑量5080留mz，結冰路面的摩擦系數基本可維持在0.3-0.35，起到了防滑作用。針對較厚的結冰路面，將碎石與溫度為50-60℃的熱水進行混合，使防滑材料的粘性達到90%以上，結冰路面的摩擦系數基本可維持在0.3-0.35，隨著車輛的行車防滑系數雖然沒有上升，路面防滑系數仍可維持較高的水平，具有較好的防滑撒布效果的持續性。

通過利用抗滑融雪材料熱預濕技術的撒布方式和效率方法的研究，可以得出以下研究結論：

1、經過熱預濕技術得到的抗滑融雪材料其加工工藝操作簡單，原材料廉，豐富易得，成本低廉，大大地節約了冬季道路的養護成本。

2、經過熱預濕技術得到的抗滑融雪材料其防滑效果明顯。熱水與碎石混合撒布在結冰路面上，熱水直接可融化部分冰雪，使積冰路面出現坑洞，外部裹附有熱水的碎石可直接嵌擠在坑洞里，既不易被車輛和大風刮走，又不易飛濺而流失，而且存在于積冰路面上增加其粗糙度。