干線公路除冰融雪技術(shù)應(yīng)用研究

(鶴壁市市區(qū)公路管理局，河南 鶴壁 458000)

1 常用除雪融冰技術(shù)類型

當(dāng)前，國內(nèi)外常見的除冰融雪技術(shù)可以分為兩大類，即被動(dòng)型和主動(dòng)型。

1.1 被動(dòng)除冰融雪技術(shù)

在冬季路面積雪清理時(shí)，最常見的人工清理、機(jī)械鏟雪、化學(xué)融雪都可歸納到被動(dòng)除冰融雪類型。在上述3種除冰融雪方式中，清除效果最好的為人工清理，但具有勞動(dòng)強(qiáng)度大、施工效率低等缺陷，有時(shí)候?yàn)榱吮Ｕ鲜┕と藛T的生命安全，往往要封閉交通，將嚴(yán)重影響道路正常通行。其次，機(jī)械鏟雪。一般利用鏟雪車通過推移、刷掃、鏟堆等途徑進(jìn)行清理，但在破壞冰雪的過程中，亦會(huì)損壞路面表層，常見的有劃痕、裂縫等，進(jìn)而引發(fā)路面病害，甚至縮短路面使用壽命。最后，化學(xué)融雪。化學(xué)法主要是利用融雪劑，將不同種類的融雪劑撒布在路面，從而降低冰雪的熔點(diǎn)實(shí)現(xiàn)除冰化雪的作用，但是融雪劑種類不同，也會(huì)產(chǎn)生諸多弊端，例如氯鹽類融雪劑，雖然成本小、效果好，但是會(huì)損壞路面，腐蝕排水管道，還會(huì)造成環(huán)境污染。

1.2 主動(dòng)除冰融雪技術(shù)

主動(dòng)除冰融雪技術(shù)是指通過道路自身特性，與各類能源結(jié)合，如熱能、電能等，主動(dòng)預(yù)防道路表面積雪產(chǎn)生。目前，最常見的主動(dòng)除冰融雪技術(shù)包括能量轉(zhuǎn)化型融雪、自融式瀝青路面、除冰融雪路面涂層等。能量轉(zhuǎn)化型融雪，如太陽能加熱法等，這些除冰融雪技術(shù)前期成本過高，且短期內(nèi)效果不甚理想。自融式瀝青路面是指將適量自融雪外加劑摻加到瀝青混合料內(nèi)，來達(dá)到路表冰點(diǎn)下降的目的。除冰融雪路面涂層技術(shù)是一項(xiàng)新技術(shù)，可達(dá)到物理除冰和化學(xué)除冰的雙重作用，能夠有效降低路表冰點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)除冰融雪的良好效果。

總之，無論采用哪一類除冰融雪技術(shù)，都應(yīng)綜合考慮道路的施工條件、降雪量、氣溫等。本文結(jié)合具體案例，以除冰融雪路面涂層技術(shù)為主進(jìn)行分析，以期有效抑制路面結(jié)冰，并達(dá)到主動(dòng)融化道路積雪的目的。

2 工程概況

為研究除冰融雪路面涂層的應(yīng)用效果，本文以某橋面為例，據(jù)近年來路況數(shù)據(jù)觀察，當(dāng)氣溫降至0 ℃以下時(shí)，本橋面便會(huì)出現(xiàn)凝凍現(xiàn)象，因此，選擇具有代表性的路段鋪筑低表面能緩釋除冰涂層，為100 m2，同時(shí)，對比分析試驗(yàn)段和相鄰行車道的除冰雪效果。

3 室內(nèi)試驗(yàn)

在干線瀝青混凝土路面除冰融雪分析中，為獲取準(zhǔn)確的涂層噴灑量，故做室內(nèi)試驗(yàn)研究。

1)室內(nèi)試樣凝凍觀察試驗(yàn)。通過該試驗(yàn)，可以獲取噴灑量的大概值。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，選擇8組試件，分為馬歇爾試件、稀漿封層磨耗試件，各4組。同時(shí)，將2類試件中的3組分別涂刷低表面能緩釋型融雪除冰涂層，涂刷量分別為0.2、0.4、0.6 kg/m2，其余1組不涂刷。隨后將其置于-3 ℃室外環(huán)境中，待夜晚降雪后進(jìn)行觀察。

經(jīng)觀察可知，未涂刷低表面能緩釋型融雪除冰涂層的試件上積雪嚴(yán)重，而有涂層的試件中，僅有涂刷量為0.2 kg/m2的試件存有少量積雪，其他兩組試件均無。表明，涂層的涂刷量直接影響除冰融雪效果，針對冬季溫度0 ℃以下地區(qū)，瀝青混凝土路面的低表面能緩釋型融雪除冰涂層涂刷量可控制在0.4 kg/m2左右。

2)粘附性能試驗(yàn)。為準(zhǔn)確獲取低表面能緩釋型融雪除冰涂層的涂刷量，本文決定通過剪切試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)進(jìn)行分析。

本試驗(yàn)按不同涂刷量分為11組，各組共2個(gè)馬歇爾試件，固定試件，中間蓄水，并放于低溫試驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，設(shè)置-10 ℃試驗(yàn)溫度，待24 h后，便可將試件取出進(jìn)行試驗(yàn)分析。所得結(jié)果如表1所示。

表1 不同涂層用量/(kg/m2)對應(yīng)的剪切破壞力、拉伸破壞力/N

由此可見，當(dāng)涂層量為0.38 kg/m2時(shí)，無論是剪切破壞力，還是拉伸破壞力均具有較為明顯的變化，但在該用量以上時(shí)，則變化較小，且趨于平穩(wěn)，從而確定0.38 kg/m2為涂層用量。

4 施工流程

涂層生產(chǎn)工藝直接決定低表面能緩釋型融雪除冰涂層的施工質(zhì)量，此外還與路面施工是否合理息息相關(guān)。為達(dá)到預(yù)期效果，應(yīng)保證在干燥、溫度適宜的環(huán)境下進(jìn)行低表面能緩釋型融雪除冰涂層的噴涂，一般噴涂分為3種施工方式：人工滾涂、小型設(shè)備噴涂、灑布車噴涂，可根據(jù)工程實(shí)際情況合理選擇。具體工藝流程如下。

1)事先準(zhǔn)備好3個(gè)塑料桶，分別將低表面能緩釋型融雪除冰涂層的3組分材料放入桶內(nèi)，即成膜組分A、膠粘組分B、抑冰組分C。隨后將油氈布覆蓋以上，置于陰涼處進(jìn)行密封存放。

2)向桶內(nèi)裝入適量水，先將A組分均勻拌和，待稀釋后放入車罐內(nèi)。

3)封閉交通，并將安全標(biāo)示、標(biāo)牌設(shè)于明顯位置。

4)按一定比例將組分C灌入A組分內(nèi)進(jìn)行均勻攪拌，轉(zhuǎn)速為300～500 rpm，時(shí)間為10 min。隨后按一定比例將組分B灌入混合料內(nèi)均勻攪拌，同樣按照轉(zhuǎn)速300～500 rpm，時(shí)間10 min進(jìn)行施工。待混合料攪拌均勻后，即可進(jìn)行低表面能緩釋型融雪除冰涂層涂抹。

5)清理路面雜物，如垃圾、樹葉等，保證路面清潔、無污染。

6)待路面構(gòu)造深度檢測合格之后，便可進(jìn)行涂層涂刷，隨后在其上部撒布一層石英砂。

7)完成上述施工后，便可清理現(xiàn)場，待融雪除冰涂層固化，即可開放交通。

5 質(zhì)量評價(jià)分析

施工結(jié)束后，本地區(qū)第二天氣溫下降，為-3 ℃，且伴有降雪，降雪后對低表面能緩釋型融雪除冰涂層的效果進(jìn)行觀察，并在此基礎(chǔ)上對其抗滑性能、疏水性能、抗凝冰性能等進(jìn)行了評價(jià)分析。

5.1 質(zhì)量檢測

通過現(xiàn)場觀察試驗(yàn)段和相鄰路段的除冰融雪情況可見，試驗(yàn)段無積雪成冰現(xiàn)象。而相鄰非涂層段，則已形成了一層薄冰層，且局部存有積雪現(xiàn)象，表明低表面能緩釋型除冰融雪涂層可起到抑制冰層凍結(jié)的效果，能夠提高車輛行駛的安全性。

5.2 質(zhì)量評價(jià)

5.2.1 抗滑性能評價(jià)

為驗(yàn)證低表面緩釋型除冰融雪涂層的抗滑性能，本文通過試驗(yàn)分別對涂層施工前后路面的構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)進(jìn)行了對比分析，結(jié)果顯示，涂層施工前，路面摩擦系數(shù)平均值為73.5，構(gòu)造深度為0.24 mm；涂層施工后，路面摩擦系數(shù)平均值為71.4，構(gòu)造深度為0.25 mm，表明涂層施工前后路面的摩擦系數(shù)和構(gòu)造深度變化不大，也就是說涂刷除冰融雪涂層后，并不會(huì)影響路面的抗滑性能。

5.2.2 疏水性能評價(jià)

完工后，通過灑水試驗(yàn)進(jìn)行涂層疏水性能的評價(jià)分析。檢測時(shí)間2 h，為22點(diǎn)～24點(diǎn)，檢測結(jié)果為涂刷融雪除冰涂層后，具有良好的疏水效果，且灑水路表并沒有出現(xiàn)結(jié)冰情況。

5.2.3 抗凝冰性評價(jià)

施工后，第二天出現(xiàn)雨雪天氣，濕度較大，但經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，涂層段內(nèi)并未產(chǎn)生明顯的凝結(jié)冰，或積雪情況，表明涂刷低表面能緩釋型融雪除冰涂層后具有良好的抗凝冰性能。

6 結(jié)語

當(dāng)前，在干線公路除冰融雪施工中，采用機(jī)械和人工除雪的仍較多，此類除冰融雪方法勞動(dòng)強(qiáng)度大、且危險(xiǎn)性極高，甚至?xí)p壞路面。而傳統(tǒng)的撒布融雪劑方式，又會(huì)腐蝕路面及相關(guān)設(shè)施，環(huán)境污染問題嚴(yán)重。為了更好地解決冬季冰雪阻路問題，低表面能緩釋型融雪除冰涂層得到了大力推廣，此項(xiàng)技術(shù)操作簡單、除冰雪效果顯著，且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。