含氯融雪劑（鹽）對(duì)交通基礎(chǔ)設(shè)施的影響研究進(jìn)展

姚藝 姚樂

摘 要：闡述了含氯融雪劑（鹽）的應(yīng)用現(xiàn)狀、融雪原理、及對(duì)金屬的腐蝕原理。分析了該種融雪劑對(duì)交通基礎(chǔ)設(shè)施的影響。討論了含氯融雪劑（鹽）在使用和推廣過程中的利弊關(guān)系，提出了融雪劑今后的發(fā)展方向，達(dá)到既方便出行，又不以犧牲環(huán)境為代價(jià)的目的。

關(guān) 鍵 詞：含氯融雪劑;交通基礎(chǔ)設(shè)施;危害;影響

中圖分類號(hào)：TQ 115 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1671-0460（2015）06-1359-03

Research Progress in Impact of Chlorine Snowmelt Agent （Salt）

on Transport Infrastructure

YAO Yi， YAO Le

（Liaoning Shihua University， Liaoning Fushun 113001， China）

Abstract： The present situation of application， snow melting principle and principle of metal corrosion of chlorine snowmelt agent （salt） were introduced. The impact of the snowmelt agent on transportation infrastructure was also analyzed. Advantages and disadvantages of the chlorine snowmelt agent were also discussed. The development direction of the snowmelt agent in the future was put forward.

Key words： Chlorine snowmelt agent; Transport infrastructure; Harm; Impact

冬季來臨，北方地區(qū)出現(xiàn)降雪天氣。 下雪后路面濕滑，容易造成交通事故，人生安全和財(cái)產(chǎn)受到損失。為了達(dá)到快速融雪的目的，保證公路具有暢通、安全、快速、舒適的行車環(huán)境，減輕由于積雪對(duì)行車造成的危害和影響，冬季的除雪工作成了路面養(yǎng)護(hù)的重中之重。為了減少除雪工作的困難，使該工作更加快速、有效的進(jìn)行，很多地區(qū)選擇撒融雪劑的方法來快速清除路面積雪。融雪劑又被稱為化冰鹽 、道路除冰鹽 、道路防凍劑 、除雪劑 、消雪化冰劑 、冰雪速融劑等 ，被用來使冰和雪快速融化或者使新雪很快結(jié)冰的一種化學(xué)試劑 ，主要被用于 冬季的普通公路、高速公路、機(jī)場(chǎng)以及停車場(chǎng)等場(chǎng)所的化雪和除冰[1]。這種方式不但簡(jiǎn)單，而且十分實(shí)用，融雪和化冰的效率非常高，因此，能夠很好的保障道路的暢通。但是目前使用的融雪劑主要都是由氯鹽組成的，使用后會(huì)對(duì)環(huán)境造成極大的危害，例如對(duì)路邊的綠化帶造成損害，造成地表和地下的水源污染，腐蝕含有大量混凝土成分的路面、橋梁以及機(jī)場(chǎng)的跑道等等[2]。所以，有人把融雪劑比作一把“雙刃劍”，一方面，它為我們的安全出行提供了方便;另一方面，又對(duì)環(huán)境造成了破壞?；谶@些方面的危害性，很多科研工作者進(jìn)行了對(duì)于融雪劑危害的研究，本文針對(duì)融雪劑對(duì)于金屬的腐蝕作用這一方面，對(duì)前人的研究進(jìn)行了總結(jié)和歸納。

1 國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀

由于容易操作，且除雪效果好，融雪劑在世界范圍內(nèi)應(yīng)用廣泛。20世紀(jì)30年代，氯鹽型融雪劑第一次被用于清除積雪。到了60年代，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)外很多的一些寒冷地區(qū)。其中，每年加拿大使用氯鹽融雪劑900～1000萬t;美國(guó)的使用量也達(dá)到1 000萬t/a。半個(gè)世紀(jì)的使用實(shí)踐，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了很多氯鹽融雪劑對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。很多國(guó)家已對(duì)這種融雪劑的使用有了嚴(yán)格的限制，其中瑞典的限制最為嚴(yán)格，使用量與10年前相比降低了一半左右，達(dá)到了每年20～30萬t左右[3]。

由于融雪劑成本低，使用方便而且具有很好的融雪效果，目前在我國(guó)的北方地區(qū)使用廣泛。主要使用地區(qū)有北京、天津、遼寧、吉林、黑龍江、新疆、內(nèi)蒙、甘肅、山西、陜西、河北、河南等地。而且，目前使用的融雪劑大多數(shù)是含氯的融雪劑。不僅如此，多地的融雪劑使用量呈逐年上升的趨勢(shì)，每年的增加幅度達(dá)到10%以上。長(zhǎng)此以往，對(duì)于環(huán)境和交通設(shè)施的危害日益嚴(yán)重。

2 含氯融雪劑的融雪原理

由于融雪劑中含有大量的氯鹽，如氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀等。它們?nèi)苡谒蟮谋c(diǎn)都低于0 ℃（其中氯化鈉-10 ℃，氯化鈣-20 ℃）。這些鹽類的溶解過程都需要吸收熱量，并且鹽和水的混合物的凝固點(diǎn)很低。所以，雪中溶解了鹽后就很難形成冰塊。除此之外 ，水中溶解了融雪劑之后，其中的離子濃度增加，液相的蒸汽壓降低，而冰是固態(tài)的，它的蒸汽壓不變。為了使這兩種物質(zhì)的混合物的蒸汽壓相等，冰就發(fā)生了融化[4，5]。

3 含氯融雪劑的腐蝕原理

氯鹽是由鈉、鈣、鎂、鉀等金屬離子和氯離子共同形成的化合物，Cl-的存在對(duì)于大多數(shù)金屬的鈍性是不利的。主要原因是氯離子由18個(gè)電子，外層的電子排布為288結(jié)構(gòu)，是穩(wěn)定態(tài)的，對(duì)于極大多數(shù)金屬來說，氯離子的存在對(duì)于鈍性是不利的。因?yàn)槁入x子的外圍電子數(shù)為18，電子排布為288，是穩(wěn)定態(tài)結(jié)構(gòu)[6]。所以氯離子具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)[7]：

第一，氯化物具有很大的溶解度，電負(fù)性僅次于氟離子，因此，可以和多種金屬形成離子化合物，這些化合物大多數(shù)在水中具有很高的溶解度，所以，不能在金屬表面形成保護(hù)膜，不能阻擋腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

第二，氯離子的電負(fù)性，導(dǎo)致其具有強(qiáng)大的置換能力。可以置換下來金屬上的陽離子，發(fā)生鈍化，腐蝕金屬。

第三，氯離子具有可變的特性，水分子可以在金屬的表面形成密集的水分子陣，這樣的方式可以阻礙金屬陽離子進(jìn)入溶液中，但是由于氯離子可以定居在金屬的表面，使阻礙變小，這樣金屬陽離子就容易通過了。

第四，氯離子所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)，能夠影響電極反應(yīng)過程中的活化能，從而促進(jìn)金屬陽離子的溶解使金屬發(fā)生腐蝕。

第五，氯離子的結(jié)構(gòu)十分特殊，它可以進(jìn)入氧化膜晶格。氯離子可以生成絡(luò)合物，使膜溶解，這樣，離子就容易穿過氧化膜了，使膜失去了保護(hù)作用。

由于以上原因，氯鹽和雪水形成的混合物中有大量的氯離子，因此對(duì)于路面、橋梁等有腐蝕性，常被稱為“鹽害”。當(dāng)氯離子的濃度在鋼筋表面超過一定得臨界范圍時(shí)，就會(huì)腐蝕和活化本來鈍化狀態(tài)的鋼筋。得到的產(chǎn)物比原來的體積增大了1～5倍，這樣的體積膨脹使包在鋼筋外面的混凝土發(fā)成開裂甚至脫落，引起路面、橋梁等承載力下降的問題。同時(shí)，氯鹽對(duì)于其它路面，比如水泥混凝土路面和瀝青混凝土的路面也有一定得危害，氯鹽會(huì)與瀝青質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，從而減小瀝青和沙石的粘合程度，使得瀝青的表面發(fā)生脫落，當(dāng)有車輛碾壓的時(shí)候路面就會(huì)破損。

4 對(duì)交通基礎(chǔ)設(shè)施的影響

冰雪和融雪劑的混合物對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)施，主要是鋼筋混凝土建造的道路和橋梁、金屬制成的下水管道等會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的損害[8]。有科研工作者將氯鹽融雪劑對(duì)于混凝土破壞程度進(jìn)行了劃分，破壞程度從重到輕依次為氯化鉀、氯化鎂、氯化鈣和氯化鈉。危害的主要類型包括熱沖擊、剝蝕破壞、化學(xué)侵蝕和混凝土內(nèi)鋼筋的腐蝕四個(gè)方面[9]。

4.1 熱沖擊

由于撒鹽后冰雪融化過程要吸收熱量。而大部分熱量來自由路面，使路面的溫度大大降低[10]。由于熱脹冷縮的原理，路面發(fā)生急劇的收縮，這樣的收縮會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的拉應(yīng)力，這樣的拉力很容易引起路面開裂。

4.2 剝蝕破壞

表面剝蝕是混凝土路面被破壞的主要原因，主要表面在路面凹凸不平。這種破壞主要由氯鹽造成的冰點(diǎn)以及吸濕性的降低有關(guān)。吸濕性增強(qiáng)和冰點(diǎn)降低都會(huì)加劇混凝土路面的破壞程度。

4.3 化學(xué)侵蝕作用

由于溶液可以通過縫隙進(jìn)入混凝土的內(nèi)部而且不易排出，即使在常溫下也能產(chǎn)生鹽結(jié)晶而破壞混凝土結(jié)構(gòu)。長(zhǎng)期停留在縫隙中的鹽，會(huì)緩慢剝蝕路面，這樣的過程會(huì)對(duì)路面造成長(zhǎng)期的影響。

4.4 鋼筋的銹蝕

冰雪和鹽水的混合物能夠形成電解質(zhì)溶液，通過裂縫進(jìn)入到混凝土結(jié)構(gòu)中，在縫隙中的電解質(zhì)溶液可以形成電極，反應(yīng)得到的氫氧化亞鐵沉淀不穩(wěn)定，和空氣中的氧結(jié)合生成氫氧化鐵，俗稱“鐵銹”。研究表明，當(dāng)氯化鈉的含量在3%～5%之間時(shí)，腐蝕最快。針對(duì)這一現(xiàn)象，和多公路進(jìn)行了放鹽處理，壽命可以提高50%以上。

5 結(jié)束語

綜上所述，氯鹽融雪劑是一把“雙刃劍”，在給大家?guī)矸奖愕耐瑫r(shí)也對(duì)周圍環(huán)境造成嚴(yán)重的危害，尤其對(duì)于交通設(shè)施的影響十分嚴(yán)重，并且隨著時(shí)間的推移，影響不斷顯著。

為了減少對(duì)周圍環(huán)境的危害，應(yīng)采取一定得措施進(jìn)行有效治理，具體做法包括：減少氯鹽型融雪劑的使用;開發(fā)新型環(huán)保型融雪劑;規(guī)范融雪劑的生產(chǎn)廠家;規(guī)范融雪劑使用方法;制定相關(guān)的政策法規(guī)等等[11]。總之，我們要通過努力避免先污染后治理的情況發(fā)生，在融雪劑使用過程中認(rèn)清利害關(guān)系。通過不斷努力，達(dá)到既方便大家出行，又不以犧牲環(huán)境為代價(jià)的目的。

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