盐化物自融雪路面现状与发展方向研究

李欣

（西安市公路工程管理处，陕西 西安 710065）

0 引言

通过对冬季交通事故的发生原因进行分析，很多事故与路面积雪和结冰有一定关联。据相关统计，道路积雪结冰时，交通事故率由0.12（百万车/公里）增加到0.53（百万车/公里）。

因此，在冬季降雪后需立即对路面进行清扫，并撒布工业盐水、融雪剂等，以尽快达到除雪化冰的效果，避免对道路运行安全造成影响。但是，在除雪化冰中，人为清扫所需时间较长，而撒布工业盐水或者融雪剂，对沥青路面有一定程度的破坏。因此相关部门应对路面冰雪问题进行深入探究，并不断推广应用盐化物自融雪路面施工技术。

1 盐化物自融雪沥青路面的优点

在氯化物融雪剂的实际应用中，会对生态环境造成影响，不仅会剥蚀路面，腐蚀管道、钢筋，同时还会破坏土壤环境、臭氧层以及水环境等。通过对美国交通研究协会研究成果进行分析，从1970年开始，美国高速公路管理部门在冬季路面融雪中应用1000t 盐，对路桥工程均造成严重破坏，并且耗费大量资金进行修复。在我国路面融雪中，融雪剂的用量也比较大，对周边水源安全造成严重影响。

在路面施工中应用盐化物自融雪沥青路面施工技术，能够有效减少对生态环境的影响。与直接撒布融雪剂相比，通过将融雪剂应用于路面施工中，能够减少融雪剂用量。根据实践研究，在盐化物自融雪路面施工中，当大气温度分别为-5～0oC、-10～-5oC 以及-15～-10oC 时，在路面融雪中，一次预防融雪剂撒布量分别为30g/m2、50g/m2、80g/m2，一次融雪撒布分别为50g/m2、80g/m2、120g/m2。在盐化物自融雪路面施工中，假设路面面层厚度为5cm，盐化物加入量为7%，对于混凝土毛体积，可根据2.5g/cm3进行计算，在1m2路面施工中，盐化物用量为8750g 左右，而盐分含量4813g 左右，是融雪时融雪剂撒布量80g/m2的60 倍。

另外，通过对盐化物自融雪路面的施工效果进行分析，盐化物自融雪路面的使用年限在5年以上，由此可见，盐化物自融雪路面的环保效益比较高。

2 盐化物自融雪路面融雪机理分析

2.1 稀溶液冰点下降理论

在建筑工程施工中，通过在原材料中加入盐分，可显著降低冰点。在冬季施工中，可将定量盐加入水泥混凝土中，即可提升混凝土结构抗冻性。根据研究发现，将不挥发性物质和非电解质进行有效融合，进而形成的稀溶液，其蒸气压与纯溶剂相比较低，而这一现象即为稀溶液蒸气压降低。通过将液体表面分子进入气相的速率和气相的溶剂分子回到液相中的速率进行对比，如果二者相同，则对于气相中溶剂蒸气的压力，可称为饱和蒸气压。挥发性溶质类型比较多，包括糖、尿素等，将其溶解于水后，不挥发性溶质分子即可占据溶液表面的一部分，单位面积溶液表面中溶剂的分子数减少，这样从溶液表面进入气象的溶剂分子相对减少。因此当平衡建立后的饱和蒸气压就要比纯溶剂的低。

当稀溶液蒸气压下降时，稀溶液的冰点也会随之降低。冰点指的是液相和固相并存的温度条件，在0oC 时，稀溶液蒸气压显著低于水的蒸气压，因此，当温度在0oC 以下时，冰的蒸气压和水的蒸气压相同，此时稀溶液冰点显著降低。

2.2 盐化物自融雪作用原理

盐化物自融雪路面是在路面施工中，加入盐化物材料，替代部分矿粉，在保证路面性能的基础上降低路面冰点，延缓路面冻结时间。

2.2.1 MFL 融雪过程

MFL 为多孔结构材料，在经过特殊的加工处理后，即可将氯化钠包裹在多孔火成岩中，在沥青混合料制备过程中，利用部分MFL 替代矿粉，进而降低沥青混合料冰点，MFL 在混合料中的存在形式较稳定，并且不会对路面质量造成不良影响。MFL 的融雪机理如下：多孔结构中存有氯化钠，在路面施工过程中，氯化钠通过孔隙缓慢析出，首先进入混合料孔洞，其次再扩散至路面中，对路面冰雪发生相互作用，进而降低冰点，使冰雪首先转化为液态水，最后再排出路面。在氯化钠析出过程中，多孔结构材料的体积保持不变，因此不会对路面造成不良影响。

2.2.2 V-260 融雪过程

V-260 盐化物为颗粒状，其表面包裹一层油，在混合料拌和中，利用V-260 代替部分细集料，V-260 的加入量需控制在5%左右。冬季环境温度比较低，而V-260 可被迅速激活，在渗透压以及毛细管效应影响下，当车辆与路面相互摩擦时，V-260 即可析出，进而降低路面冰点。在路面压缩、磨损以及振动等因素的影响下，V-260 可在路面的不同深度缓慢迁移至面层，然后与路面冰雪相互结合，进而降低冰点，促进冰雪融化。在路面潮湿、有水、有积雪情况下，路面层深度约5～10mm 处，V-260 是作为溶液存在于混合料的孔隙间和毛细管里当环境温度不断降低时，V-260 可通过空隙逐渐渗透至路面。如果路面干燥，则V-260中水分不断蒸发，V-260 体积减小，进而退回至混合料孔隙之间以及毛细管中。

2.2.3 水泥固化盐化物颗粒

与上述MFL 以及V-260 相比，水泥固化盐化物颗粒的粒径比较大，同时，在水泥包裹的影响下，水泥固化盐化物颗粒强度较大，在混合料中容易受到路面所受压力的影响，在压力循环作用下，由压力的不断循环作用而慢慢破坏颗粒，使盐化物渐渐暴露在混合料空隙中和路表面。在降雪季节，盐化物逐渐溶出，有效促进冰雪融化[1]。

通过上述分析可见，MFL 以及V-260 和水泥固化盐化物三种材料的融雪原理大致相同，但是融雪过程有一定差异。在MFL 以及V-260 和水泥固化盐化物的实际应用中，均需先吸水，使不同材料中的有效成分逐渐溶出，溶液浓度增加。由于盐化物中的有效成分是强电解质，所以溶液中的离子浓度也随之增大。液体表面蒸汽压下降，降低路面水的冰点，使冰雪不断融化，达到融冰雪和延缓冻结的效果。

3 盐化物自融雪路面施工工艺研究

3.1 混合料拌和

其一，在混合料拌和中需应用多种原材料，在原材料进场前，对各类原材料进行抽样检测，检测合格后方可投入使用。对集料粒径进行分析，并据此分别堆放在空地上，对于细集料，需增加棚盖存储避免杂物混入，对混合料拌和质量造成不良影响。

其二，在混合料拌和中，需选择适宜的振动筛筛孔，及时排出超粒径原材料，同时还应对拌和机进行检查，避免在拌和过程中出现漏粉问题，同时对传感器进行准确标定，保证拌和楼称量结果准确性。

其三，在沥青混合料拌和中，可应用间歇式拌和机，并控制拌和温度。在改性沥青混合料拌和中，需根据厂家建议控制拌和温度，同时及时对温度进行检测，判断其与设定值之间的差异。

其四，通过拌和操作，即可将盐化物加入矿粉仓中，通过应用矿粉添加装置，对原材料投放过程进行自动化控制。另外，也可采用人工投入方式，根据盐化物投入量对拌和原材料用量进行控制。在将盐化物加入拌和楼时，可能会造成其他原材料飞溅，因此，混合料拌和操作人员应佩戴防尘口罩、保护器具等[2]。对于大规模生产多采用矿粉添加装置自动投放，生产效率较高。

其五，在沥青原材料拌和中，需应用导热油进行加热处理，控制沥青、矿料加热温度，确保在混合料拌和完成后能够符合出厂温度要求。

其六，在将盐化物投入拌和楼后，需将湿拌时间控制在40s 以上。对混合料进行仔细观察，为保证充分拌和，可适当延长拌和时间。另外，在拌和过程中，还需对混合料均匀性进行检查，判断是否有离析、冒烟等问题。

3.2 混合料运输

其一，根据运输距离确定自卸车辆数量，为保证卸料便捷性，在运输车辆中，需安装底板以及侧板，在涂抹隔离剂后擦除剩余积液。在混合料中加入自融雪材料后，混合料的温度会降低，因此在运输过程中，应注意保温措施，比如使用保温防护材料，避免混合料温度降低。

其二，在将拌和机中的混合料放入运输车时，每堆放一定混合料后，需对运输车位置进行适当调整，首先将混合料放置在车厢前部，然后再缓慢移动运料车，其次将混合料放在车厢后部，最后将混合料放入车厢中部，保证车厢中混合料堆放均匀，避免混合料出现离析现象。

3.3 混合料摊铺

在混合料摊铺施工过程中，应保证单幅一次性摊铺成型。在选择摊铺机时，其应具备自动调节摊铺厚度功能、自动找平功能、较大容量受料斗，同时还应具备振动熨平板以及振动夯实机械设备。在混合料摊铺过程中，要求对标高、温度、速度等进行控制。在盐化物混凝土面层摊铺完成后，在面层高程以及厚度控制中，可应用浮动基准梁进行调控，同时保证匀速摊铺[3]。

3.4 碾压控制

在混合料摊铺完成后，要用钢轮压路机进行初压和复压，用胶轮压路机进行终压。施工时，压实度管理标准要比通常的混合料高出2%。

在初压阶段需要注意，初压温度不低于160oC，盐化物自融雪混合料散热速度比较快，因此需适当缩短碾压时间，为提升混合料压实密度，应对摊铺速度以及碾压温度进行有效控制。在路面摊铺完成后，立即使用钢压路机静压2 遍，提升混合料稳定性。为了避免混合料温度快速降低和控制盐化物溶解速度，尽量不要在钢轮碾压轮和胶轮压路机的轮胎上洒水，可使用少量的轻油替代。碾压顺序可从路面两侧向中间碾压，从低处向高处碾压，轮迹和路基中线之间应保持平行，同时相邻碾压带应重叠轮宽的1/3～1/2。

在复压施工阶段，要求能够达到工程方案所规定的压实度标准，在初压完成后立即进行复压施工。

终压可有效消除各类缺陷，同时提升面层平整度。在复压完成后即可进行终压操作。对于压路机无法碾压的区域，可采用手动热夯、机动夯等方式进行碾压处理，保证路面密实度。

3.5 接缝处理

在路面压实完成后，如果接缝位置混合料温度比较低，无法达到碾压温度要求，则可利用加热器进行加热处理，确保能够达到碾压温度[4]。

4 自融雪路面发展方向及技术建议

我国在自融雪路面方面的研究起步较晚，自融雪路面形式比较少，一般采用热拌沥青混合方式。现阶段，在自融雪路面研究中，依然没有形成完善的评价体系，仅可依据现有规范进行评估，对此，在自融雪路面未来发展中，可关注以下几点：

其一，在自融雪路面施工中，增加融雪剂的应用方式，比如在再生沥青混合料中应用融雪剂，在雾封层中应用融雪剂。

其二，与传统路面施工方式相比，自融雪路面施工成本投入比较低，因此，为降低施工成本，还应加快研究自融雪路面产品，降低融雪剂使用成本。

其三，在自融雪路面施工中，为了能够对路面融雪耐久性进行准确评价，同时还应综合考虑融雪剂应用效果。

其四，在桥梁工程施工中应用自融雪路面施工技术，需对盐化物对于水泥混凝土结构以及钢筋材料的影响进行评估分析。

其五，在道路工程施工中，上表层厚度一般为4cm左右，如果沥青混合料内部含有融雪剂，则融雪剂有效成分很难析出，无法达到理想的融雪效果，因此，还应针对这一问题进行深入研究。

其六，在自融雪路面施工完成后，内部融雪剂不断析出，与此同时，孔隙率显著降低，可能会对沥青混合料性能造成不良影响，因此，需对自融雪路面混合料进行优化设计。

5 结语

综上所述，主要对盐化物自融雪路面现状与发展方向进行了详细探究。冬季降雪季节，路面积雪冻结问题严重，不仅会影响行人行车安全，同时还会对路面质量造成不良影响。传统除雪化冰技术不仅应用成本较高，还对生态环境以及路面质量造成不良影响，对此，可应用自融雪路面施工技术。而在自融雪路面的实际应用中，应用形式单一，相关研究比较少，因此，为推广利用自融雪路面技术，还应对自融雪路面进行深入研究，丰富融雪剂在自融雪路面中的应用形式，加强对低廉融雪剂产品的研发，促进自融雪路面不断发展。