簡(jiǎn)述道路冬季除冰雪技術(shù)

李家寶

（安徽宏泰交通工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，安徽 合肥 230051）

路面除冰雪技術(shù)的分類方法多種多樣。有的根據(jù)作業(yè)機(jī)理分為物理、化學(xué)和機(jī)械3類［1］；有的按作業(yè)位置，分為路面外部技術(shù)和路面內(nèi)部技術(shù)兩大類［2］；現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外比較常用的分類方法，是按照除雪主、被動(dòng)關(guān)系分為被動(dòng)除雪和主動(dòng)除雪兩大類。

1 被動(dòng)除雪

1.1 人工除雪

人工除雪是以大量的人力為基礎(chǔ)，使用簡(jiǎn)單的工具，如鐵鍬、掃把等對(duì)路面積雪進(jìn)行清除的方法。除雪范圍僅限于高速公路和國(guó)、省干線，除雪效率低、效果差，勞動(dòng)強(qiáng)度大。另外，人工除雪跟不上現(xiàn)代城市的發(fā)展步伐，近年來(lái)隨著車輛增加，碾壓增加了路面積雪的緊密程度，以致除雪的難度加大。僅利用人工除雪，在短時(shí)問內(nèi)恢復(fù)高速公路和國(guó)、省干線正常通行，根本是不可能的。雖然人工除雪具有機(jī)動(dòng)、靈活的特點(diǎn)，但是這是一種勞動(dòng)量最大、效率低、成本高、安全性差的原始方法。

1.2 機(jī)械除雪

隨著機(jī)械的發(fā)展，機(jī)械除雪以其除雪效率高、使用范圍廣逐漸取代人工除雪。機(jī)械除雪法是通過機(jī)械對(duì)冰雪直接作用，解決冰雪危害。該方法主要分為機(jī)械吹雪和機(jī)械鏟除冰雪兩大類。機(jī)械吹雪主要適用于未經(jīng)碾壓過的、厚度比較薄的路面積雪，通常只應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)等便于管理的較小范圍的除雪；機(jī)械鏟冰雪適用于雪量較大、結(jié)冰前的大面積清除作業(yè)［3］。

多功能噴氣除雪車，采用渦噴系統(tǒng)產(chǎn)生的高速、高溫、大流量燃?xì)饬鞒??？蓪⒙访娣e雪一次性吹除干凈，并可根據(jù)需要將路面烘干。目前常用的鏟雪機(jī)械可分為螺旋集雪式、鏟刮式、刷打式、鏟剁沖擊和旋切以及沖擊旋切式等類型。

1.2.1 螺旋集雪拋式機(jī)具

螺旋集雪拋式機(jī)具由牽引機(jī)動(dòng)車、動(dòng)力傳輸機(jī)構(gòu)、集雪除雪裝置等組成。能清除具有一定厚度的路面積雪。清除壓實(shí)積雪時(shí)，螺旋板出現(xiàn)不可避免的磨損，對(duì)路面材料有一定的銑刨破壞作用。

1.2.2 刮鏟式除冰雪機(jī)具

刮鏟式除冰雪機(jī)具以大功率機(jī)動(dòng)車輛為驅(qū)動(dòng)底盤，根據(jù)刮鏟安裝位置的不同，可分別為鏟刮較厚的路面積雪或壓實(shí)積雪和薄而硬的路面冰雪，破碎和清除分兩步一次完成，清除的比較徹底。也可保護(hù)路面不受損傷。

1.2.3 刷掃式除冰雪機(jī)具

刷掃式除冰雪機(jī)具能清除路面上一定厚度的自然積雪、較薄的壓實(shí)積雪或融凍的路面薄冰層。厚度較大或堅(jiān)硬的冰層。

1.3 撒布融雪劑除雪

撒布融雪劑除雪分為傳統(tǒng)型融雪劑和環(huán)保型融雪劑，傳統(tǒng)型融雪劑主要是氯鹽型及含有混合型的融雪劑，環(huán)保型融雪劑是對(duì)環(huán)境友好的一類融雪劑，主要是非氯鹽型的融雪劑。

1.3.1 氯鹽類融雪劑

氯鹽類融雪劑的主要化學(xué)成分有4種：氯化鈉、氯化鈣、氯化鉀和氯化鎂，即通稱的“化冰鹽”。因?yàn)槁然c的價(jià)格十分便宜，融雪效果好，是目前用量最多的融雪劑。但是氯鹽腐蝕鋼筋，破壞土壤成分，造成土壤鹽漬化。正是氯鹽融雪劑的負(fù)面影響和造成的經(jīng)濟(jì)損失，促使人們努力尋找一種既能快速融雪，同時(shí)又不對(duì)環(huán)境及道路交通設(shè)施造成危害的環(huán)保型融雪劑。

1.3.2 非氯鹽類融雪劑

非氯鹽型融雪劑是指不含有氯離子的融雪物質(zhì)，目前這類融雪劑主要是醋酸鹽類。這類融雪劑克服了氯鹽類對(duì)環(huán)境危害大的缺點(diǎn)，是一種環(huán)境友好型的融雪物質(zhì)。這類環(huán)保型融雪劑的形狀是顆粒狀的，仍舊需要采用機(jī)械或人工撒布的方式，而且其價(jià)格較高，目前尚未全國(guó)性大面積推廣使用。

1.3.3 混合型融雪劑

混合型融雪劑是氯鹽型和非氯鹽型相結(jié)合的一種新型融雪劑，“鹽害”弱、融冰雪效果好。國(guó)外已有混合型融雪劑的相關(guān)報(bào)道：Robert等人按一定比例混合氯鹽、碳水化合物、磷酸鹽配制出了一種低腐蝕性融雪劑；James在氯鹽中添加工業(yè)蜜糖作為緩蝕劑，降低氯鹽對(duì)環(huán)境的危害，并取得了良好的融雪效果［4］。

除了在冰雪路面上撒布融雪劑除雪以外，撒布砂、石屑、爐灰、煤渣和砂鹽混合料等一定粒徑的砂石材料，不僅能提高冰雪路面的摩擦系數(shù)，達(dá)到抗滑的目的，而且可以吸收太陽(yáng)的熱量和汽車的余熱，增加地面溫度來(lái)融雪。該方法在歐洲，如德國(guó)、瑞典、丹麥、芬蘭等國(guó)使用較多。撒布煤渣除雪后，有機(jī)物的煤渣滲入并滋養(yǎng)路周邊的土壤，有利于路旁花草樹木的生長(zhǎng)。但是除雪后的殘?jiān)謇肀容^困難，且易形成黑灰和粉塵，給人類的生活環(huán)境帶來(lái)危害。

1.4 微波除冰雪

微波除冰雪技術(shù)早在20世紀(jì)80年代就由美國(guó)提出，我國(guó)道路工作者也相繼進(jìn)行了試驗(yàn)和研究。微波除冰雪的原理，是用微波穿過基本不吸收微波的冰層首先加熱路面材料，然后通過高溫的路面材料融化其表面的冰層，降低冰層與路面的結(jié)合力，然后用機(jī)械破碎、除掉冰層，微波除冰雪的優(yōu)點(diǎn)有：

①直接加熱路面，不融化冰層，耗能低；②不污染環(huán)境，對(duì)路面無(wú)損害。但是，由于微波除冰效率太低，難以實(shí)現(xiàn)快速除冰，一直沒有推廣應(yīng)用。

2 主動(dòng)除雪

2.1 添加鹽化物技術(shù)

添加鹽化物技術(shù)，是利用鹽類能降低冰點(diǎn)的特生，在瀝青混合料中添加氯化鈉和氯化鈣等鹽化勿，以達(dá)到防凍除雪的效果。其鹽化物添加方式有以下4種：

（1）以瀝青混合料礦粉的形式添加，添加量約為7%；

（2）以瀝青混合料細(xì)集料的形式添加（油包鹽粒），添加量約為5%；

（3）以瀝青混合料粗、細(xì)集料的形式添加（鹽與水泥固化成粒狀），添加量約為8%；

（4）以孔隙填充料的形式添加在開級(jí)配瀝青混合料中。

為保證瀝青路面本身的使用性能，添加的鹽化物數(shù)量十分有限。能夠在表面起到融雪作用的鹽化物更加稀少，融冰雪作用不明顯，且其在路面內(nèi)的耐久性問題尚待解決。日本對(duì)這類技術(shù)有一定的研究，我國(guó)目前還未見相關(guān)報(bào)道。

2.2 抑制凍結(jié)鋪裝類技術(shù)

抑制凍結(jié)鋪裝類技術(shù)改變了輪胎與路面的接觸狀態(tài)和路面在荷載下的變形特性，通過在路面鋪裝材料內(nèi)添加定量的某種特殊材料，利用路面在荷載作用下產(chǎn)生的應(yīng)力破碎表面冰層，達(dá)到抑制路面積雪和結(jié)冰的目的，這是一種自應(yīng)力除冰雪技術(shù)。抑制凍結(jié)鋪裝類技術(shù)，主要包括彈性路面鋪裝技術(shù)、鑲嵌類鋪裝技術(shù)、粗糙型鋪裝技術(shù)等。

2.2.1 彈性路面鋪裝技術(shù)

彈性路面鋪裝技術(shù)，主要是利用彈性顆粒材料局部變形能力較強(qiáng)的特性，達(dá)到抑制路面積雪和結(jié)冰的目的。比較常用的手段是把廢舊橡膠輪胎破碎成具有一定形狀和大小的顆粒，以骨料的形式添加到瀝青混合料中，然后將制得的新型瀝青混合料鋪裝成彈性路面。彈性路面中的彈性顆粒材料，在行車等荷載作用下發(fā)生彈性形變，使路面冰雪破碎融化，從而有效抑制路面積雪和結(jié)冰 。該方法在20世紀(jì)70年代由瑞典道路研究所提出，70年代末期，日本開始在室內(nèi)使用摻入彈性橡膠顆粒的瀝青混合料，進(jìn)行防凍路面的研究。從1979年開始，在北海道及本州鋪筑了十幾處試驗(yàn)路。研究結(jié)果表明，彈性路面鋪裝技術(shù)可以較好地抑制路面積雪結(jié)冰，即使在有積雪的情況下也能提供一定的防滑性能，在改善行車舒適性、降低路面噪音等方面有良好的表現(xiàn)。但是彈性路面有一個(gè)致命的缺點(diǎn)，那就是在瀝青混合料中加人橡膠顆粒后，不易拌和壓實(shí)，路面容易松散，道路使用壽命縮短。

2.2.2 粗糙型鋪裝技術(shù)

粗糙型鋪裝技術(shù)通過增加面層粗糙程度，達(dá)到除冰雪目的。通過采用大粒徑、開級(jí)配瀝青混凝土鋪筑面層，當(dāng)汽車在結(jié)冰路面上行駛時(shí)，輪胎和路面問的局部顆粒作用，使結(jié)冰層不均勻受力，達(dá)到破冰的目的。常見的粗糙型鋪裝技術(shù)有以下3種形式：

（1）大粒徑的半開級(jí)配瀝青（改性瀝青混合料）混凝土，空隙率在10%～20%左右；

（2）摻入一定數(shù)量堅(jiān)硬的廢舊陶瓷屑，鋪筑具備抗冰凍和抗滑性能的熱拌瀝青面層或罩面；

（3）采用間斷級(jí)配、細(xì)料成分少的瀝青混凝土鋪筑路面，表面粗糙，具有一定抗冰、抗滑效果。

日本在扎幌市鋪筑過粗糙型鋪裝技術(shù)試驗(yàn)路，并對(duì)該路面的除雪性能、抗滑性能和耐久性能進(jìn)行了研究。已有的研究結(jié)果表明，粗造型鋪裝技術(shù)對(duì)道路除冰雪的能力并不理想。

3 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段的除冰雪方法，無(wú)論是主動(dòng)方法還是被動(dòng)方法，都有除冰雪效果比較好的。但是這些方法要么對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞，要么就是成本太高或者建造維護(hù)起來(lái)十分麻煩。因此，研究和開發(fā)一種施工簡(jiǎn)便、適用廣泛、成本低廉、高效并且環(huán)保無(wú)污染的主動(dòng)除冰雪方法，是解決當(dāng)前路面冰雪問題的關(guān)鍵。

［1］齊曉杰.道路與公路冰雪清除技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與探討［J］.林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2004（6）：7－10.

［2］高存厚，陸季挺.道路冰雪清除方法及其運(yùn)用［J］.山西交通科技，2000（2）：52－53.

［3］張洪偉，韓森，劉洪輝.瀝青路面除冰雪技術(shù)綜述［J］.黑龍江交通科技，2008（3）：8－9.