干线公路除冰融雪技术应用研究

(鹤壁市市区公路管理局，河南 鹤壁 458000)

1 常用除雪融冰技术类型

当前，国内外常见的除冰融雪技术可以分为两大类，即被动型和主动型。

1.1 被动除冰融雪技术

在冬季路面积雪清理时，最常见的人工清理、机械铲雪、化学融雪都可归纳到被动除冰融雪类型。在上述3种除冰融雪方式中，清除效果最好的为人工清理，但具有劳动强度大、施工效率低等缺陷，有时候为了保障施工人员的生命安全，往往要封闭交通，将严重影响道路正常通行。其次，机械铲雪。一般利用铲雪车通过推移、刷扫、铲堆等途径进行清理，但在破坏冰雪的过程中，亦会损坏路面表层，常见的有划痕、裂缝等，进而引发路面病害，甚至缩短路面使用寿命。最后，化学融雪。化学法主要是利用融雪剂，将不同种类的融雪剂撒布在路面，从而降低冰雪的熔点实现除冰化雪的作用，但是融雪剂种类不同，也会产生诸多弊端，例如氯盐类融雪剂，虽然成本小、效果好，但是会损坏路面，腐蚀排水管道，还会造成环境污染。

1.2 主动除冰融雪技术

主动除冰融雪技术是指通过道路自身特性，与各类能源结合，如热能、电能等，主动预防道路表面积雪产生。目前，最常见的主动除冰融雪技术包括能量转化型融雪、自融式沥青路面、除冰融雪路面涂层等。能量转化型融雪，如太阳能加热法等，这些除冰融雪技术前期成本过高，且短期内效果不甚理想。自融式沥青路面是指将适量自融雪外加剂掺加到沥青混合料内，来达到路表冰点下降的目的。除冰融雪路面涂层技术是一项新技术，可达到物理除冰和化学除冰的双重作用，能够有效降低路表冰点，实现主动除冰融雪的良好效果。

总之，无论采用哪一类除冰融雪技术，都应综合考虑道路的施工条件、降雪量、气温等。本文结合具体案例，以除冰融雪路面涂层技术为主进行分析，以期有效抑制路面结冰，并达到主动融化道路积雪的目的。

2 工程概况

为研究除冰融雪路面涂层的应用效果，本文以某桥面为例，据近年来路况数据观察，当气温降至0 ℃以下时，本桥面便会出现凝冻现象，因此，选择具有代表性的路段铺筑低表面能缓释除冰涂层，为100 m2，同时，对比分析试验段和相邻行车道的除冰雪效果。

3 室内试验

在干线沥青混凝土路面除冰融雪分析中，为获取准确的涂层喷洒量，故做室内试验研究。

1)室内试样凝冻观察试验。通过该试验，可以获取喷洒量的大概值。根据相关试验标准，选择8组试件，分为马歇尔试件、稀浆封层磨耗试件，各4组。同时，将2类试件中的3组分别涂刷低表面能缓释型融雪除冰涂层，涂刷量分别为0.2、0.4、0.6 kg/m2，其余1组不涂刷。随后将其置于-3 ℃室外环境中，待夜晚降雪后进行观察。

经观察可知，未涂刷低表面能缓释型融雪除冰涂层的试件上积雪严重，而有涂层的试件中，仅有涂刷量为0.2 kg/m2的试件存有少量积雪，其他两组试件均无。表明，涂层的涂刷量直接影响除冰融雪效果，针对冬季温度0 ℃以下地区，沥青混凝土路面的低表面能缓释型融雪除冰涂层涂刷量可控制在0.4 kg/m2左右。

2)粘附性能试验。为准确获取低表面能缓释型融雪除冰涂层的涂刷量，本文决定通过剪切试验、拉伸试验进行分析。

本试验按不同涂刷量分为11组，各组共2个马歇尔试件，固定试件，中间蓄水，并放于低温试验箱内进行试验，设置-10 ℃试验温度，待24 h后，便可将试件取出进行试验分析。所得结果如表1所示。

表1 不同涂层用量/(kg/m2)对应的剪切破坏力、拉伸破坏力/N

由此可见，当涂层量为0.38 kg/m2时，无论是剪切破坏力，还是拉伸破坏力均具有较为明显的变化，但在该用量以上时，则变化较小，且趋于平稳，从而确定0.38 kg/m2为涂层用量。

4 施工流程

涂层生产工艺直接决定低表面能缓释型融雪除冰涂层的施工质量，此外还与路面施工是否合理息息相关。为达到预期效果，应保证在干燥、温度适宜的环境下进行低表面能缓释型融雪除冰涂层的喷涂，一般喷涂分为3种施工方式：人工滚涂、小型设备喷涂、洒布车喷涂，可根据工程实际情况合理选择。具体工艺流程如下。

1)事先准备好3个塑料桶，分别将低表面能缓释型融雪除冰涂层的3组分材料放入桶内，即成膜组分A、胶粘组分B、抑冰组分C。随后将油毡布覆盖以上，置于阴凉处进行密封存放。

2)向桶内装入适量水，先将A组分均匀拌和，待稀释后放入车罐内。

3)封闭交通，并将安全标示、标牌设于明显位置。

4)按一定比例将组分C灌入A组分内进行均匀搅拌，转速为300～500 rpm，时间为10 min。随后按一定比例将组分B灌入混合料内均匀搅拌，同样按照转速300～500 rpm，时间10 min进行施工。待混合料搅拌均匀后，即可进行低表面能缓释型融雪除冰涂层涂抹。

5)清理路面杂物，如垃圾、树叶等，保证路面清洁、无污染。

6)待路面构造深度检测合格之后，便可进行涂层涂刷，随后在其上部撒布一层石英砂。

7)完成上述施工后，便可清理现场，待融雪除冰涂层固化，即可开放交通。

5 质量评价分析

施工结束后，本地区第二天气温下降，为-3 ℃，且伴有降雪，降雪后对低表面能缓释型融雪除冰涂层的效果进行观察，并在此基础上对其抗滑性能、疏水性能、抗凝冰性能等进行了评价分析。

5.1 质量检测

通过现场观察试验段和相邻路段的除冰融雪情况可见，试验段无积雪成冰现象。而相邻非涂层段，则已形成了一层薄冰层，且局部存有积雪现象，表明低表面能缓释型除冰融雪涂层可起到抑制冰层冻结的效果，能够提高车辆行驶的安全性。

5.2 质量评价

5.2.1 抗滑性能评价

为验证低表面缓释型除冰融雪涂层的抗滑性能，本文通过试验分别对涂层施工前后路面的构造深度、摩擦系数进行了对比分析，结果显示，涂层施工前，路面摩擦系数平均值为73.5，构造深度为0.24 mm；涂层施工后，路面摩擦系数平均值为71.4，构造深度为0.25 mm，表明涂层施工前后路面的摩擦系数和构造深度变化不大，也就是说涂刷除冰融雪涂层后，并不会影响路面的抗滑性能。

5.2.2 疏水性能评价

完工后，通过洒水试验进行涂层疏水性能的评价分析。检测时间2 h，为22点～24点，检测结果为涂刷融雪除冰涂层后，具有良好的疏水效果，且洒水路表并没有出现结冰情况。

5.2.3 抗凝冰性评价

施工后，第二天出现雨雪天气，湿度较大，但经观察发现，涂层段内并未产生明显的凝结冰，或积雪情况，表明涂刷低表面能缓释型融雪除冰涂层后具有良好的抗凝冰性能。

6 结语

当前，在干线公路除冰融雪施工中，采用机械和人工除雪的仍较多，此类除冰融雪方法劳动强度大、且危险性极高，甚至会损坏路面。而传统的撒布融雪剂方式，又会腐蚀路面及相关设施，环境污染问题严重。为了更好地解决冬季冰雪阻路问题，低表面能缓释型融雪除冰涂层得到了大力推广，此项技术操作简单、除冰雪效果显著，且具有良好的经济效益和环保效益。