水泥混凝土路面除冰雪技術研究

張一凡

摘 要：目前，路面除冰雪常采用機械或撒融雪劑等方式，但此類方法很難達到快速清除效果，尤其是撒融雪劑，還會造成環(huán)境污染、腐蝕路面等危害。因此，如何做到高效除雪、安全環(huán)保成為了亟待解決的難題。本文在全面了解常用的幾種除冰雪方法的基礎上，提出了蠟制養(yǎng)護劑方案，希望通過蠟制養(yǎng)護劑的隔離作用，形成疏水涂層，達到良好的除冰雪效果。

關鍵詞：水泥混凝土路面;除冰雪;隔離作用

中圖分類號：U416.216 文獻標識碼：A

0 引言

冬季嚴寒，尤其是北方地區(qū)，溫度多在0℃以下，路面結(jié)冰、積雪將會嚴重影響交通通行的安全性。水泥混凝土路面是公路建設的主要路面形式，一旦出現(xiàn)積雪結(jié)冰情況，極易產(chǎn)生交通事故。為了解決冰雪問題，路面融雪化冰常采用撒布融雪劑、人工及機械處理等等方式，但是這些方法都不甚理想。在水泥混凝土路面養(yǎng)護當中，蠟制養(yǎng)護劑不僅可以用于路面養(yǎng)護，還可以當做水泥混凝土路面面層和貧混凝土基層的隔離劑?；谙炛起B(yǎng)護劑的隔離作用，將其均勻噴涂于水泥混凝土路面，將會形成一層疏水涂層，進而起到除冰雪的作用。

1 路面除冰雪常用方法

1.1 撒布融雪劑和砂石材料

1.1.1 撒布融雪劑

目前，國內(nèi)最常見的路面除冰雪方法為撒布融雪劑，主要分為2大類，即鹽類、醇類。通過這種化學藥劑，可以降低冰雪融點，促使冰雪快速融化，從而實現(xiàn)清理積雪、結(jié)冰情況。但是這種情況方法存在一個很大的弊端，即融冰化雪的效率不高，且會嚴重腐蝕路面，污染土壤、水域等環(huán)境。此外，醇類融雪劑在路面除冰雪當中對溫度極為敏感。一旦環(huán)境溫度下降嚴重，將會產(chǎn)生反結(jié)冰情況，也就是說被融化的積雪將會產(chǎn)生再次凍結(jié)的現(xiàn)象，這種情況下，路面抗滑能力更差，產(chǎn)生事故的可能性大大增加。

1.1.2 撒布砂石材料

將砂、石屑、砂鹽混合物撒布到冰雪覆蓋的路面，能夠大幅提升路面的摩擦系數(shù)，其優(yōu)點在于2點，其一，通過撒布砂石材料，將會導致冰雪層凍結(jié)強度不均勻;其二，在冰雪層當中砂石的存在將會導致雪不易被壓實，實現(xiàn)抗滑的效果。目前，這種除冰雪方法因其經(jīng)濟、環(huán)保等優(yōu)勢，在國內(nèi)外得到了廣泛應用。

1.2 人工和機械除雪

人工和機械除雪是緊急除雪的常用方法，但相比而言，人工除雪效率低、速度慢，在恢復交通方面存在一定問題，多用于小路清理或小區(qū)道路清理。而機械除雪相對速度較快，且可快速完成大量工作任務，但極易破壞路面，且成本高。常見機械除雪設施包括：鏟冰雪機械、吹雪機械及兼具撒布融雪劑和鏟雪功能的機械等。在大雪量和結(jié)冰前，可采用機械鏟冰雪機械進行大面積清理。在厚度較薄未碾壓的積雪路面，可采用吹雪機械清理。

1.3 熱力融冰雪

熱力融冰雪是指通過熱水、燃氣等形成的熱量促使冰雪融化。比如熱水噴灑法;融雪劑噴灑法等等。雖然此類除冰雪法效果良好，但會產(chǎn)生大量的融雪液體，比如水等，當水下滲到路面基層，很可能產(chǎn)生水損害，進而危害路面結(jié)構質(zhì)量。目前，還可采用天然氣等新型熱源加熱、燃燒冰雪，相比之下，這種熱力融冰雪更便捷、效率更高，但是能源消耗大，且會造成環(huán)境污染。

1.4 蠟制養(yǎng)護劑

一般可通過2種途徑達到路面除冰雪的效果，第一，減小路面和冰層附著力;第二，改變路面和冰層之間的層間連續(xù)狀態(tài)，在受到?jīng)_擊荷載時，冰層極易破碎。

在水泥混凝土路面噴灑蠟制養(yǎng)護劑，可形成一層疏水涂層，不僅能夠有效減少水分下滲，還能降低路面結(jié)冰后冰層和路面間的粘附作用，從而達到防覆冰效果，這樣更便于清理冰雪，大幅提升了機械除冰雪的效率。

2 工程概況

某公路工程為水泥混凝土路面，所處地形海拔較高，年平均氣溫相對較低，冬季降雪多，路面常常出現(xiàn)結(jié)冰積雪情況。為了保證車輛通行安全，必須做好路面除冰雪工作。結(jié)合當?shù)貙嶋H情況，本文提出了噴涂蠟制養(yǎng)護劑的施工方案，據(jù)大量實踐證明，路面噴涂蠟制養(yǎng)護劑之后，可大幅減小形成覆冰的可能性，隨后利用機械除雪除冰，將大大提升機械施工效率。此外，相比其他除冰雪方法，噴涂蠟制養(yǎng)護劑還具有成本低、環(huán)境友好、不損害路面等優(yōu)勢。

3 蠟制養(yǎng)護劑的隔離作用

在水泥混凝土路面除冰雪當中，采用噴涂蠟制養(yǎng)護劑施工方法，其主要運用的是蠟制養(yǎng)護劑的隔離作用。蠟制養(yǎng)護劑內(nèi)的乳化蠟為多相分散體系，所制作的乳化蠟屬于微小的蠟粒分散在水當中的乳液，此類乳化蠟也被叫做水包油型乳化蠟。在貧混凝土基層當中，作為隔離層材料，乳化蠟可以大幅減小基層和面層的粘結(jié)作用，降低層間摩擦力，避免或控制形成薄弱過渡層。其隔離作用主要體現(xiàn)在以下幾點：

（1）減少水泥粘合作用。按照粘合作用原理，表面粘合主要形式分為2種，第一，化學粘合;第二，物理粘合，當表面粗糙程度越高，物理粘合作用越大，相反，則越小。但是在使用當中多以化學粘合為主，在粘合破壞時，也以化學破壞最為突出。在蠟制養(yǎng)護劑當中，石蠟分子極性極小，化學粘合作用不大，當其介入混凝土表面后，將會嚴重破壞混凝土之間的粘合作用，因此，蠟制養(yǎng)護劑可以作為隔離材料降低水泥粘合效果。

（2）強化潤滑作用，減弱層間摩阻力。據(jù)相關研究表明，基層表面構造深度<0.3 mm，噴涂蠟制養(yǎng)護劑之后，將大幅降低其擺式摩擦因數(shù)，降低幅度可達到40%左右，同時也會降低其滑動摩擦因數(shù)。作為一種潤滑劑，石蠟當中的分散相粒徑很小，不超過1.5 μm?；诖?，在基層和面層之間蠟制薄膜層具有良好的潤滑效果，相比其他隔離層，潤滑是蠟制養(yǎng)護劑的獨特性及優(yōu)勢。

（3）減小薄弱過渡層形成的可能性。在路面結(jié)構當中，加鋪的水泥混凝土面層和基層之間的界面是一個相對復雜的結(jié)構薄層，也被稱為結(jié)構過渡區(qū)域，是路面結(jié)構的薄弱環(huán)節(jié)。在親水的基層表面，乳化蠟可以形成一層憎水膜，并介入基層表面毛細孔隙，有效防范面層施工過程中水泥漿滲入基層，減小薄弱過渡層形成的可能性。

（4）防水作用?；谌榛炘魉缘奶卣鳎炛起B(yǎng)護劑也可當做是一種良好的防水材料。因此，在水泥混凝土路面施工中，采用蠟制養(yǎng)護劑作為隔離層材料，還具有良好的防水功能。

4 水泥混凝土路面除冰雪中蠟制養(yǎng)護劑的應用要點

4.1 施工要點

在水泥混凝土路面除冰雪當中，為了提高機械清除的效率，可以在水泥混凝土表面噴涂蠟制養(yǎng)護劑，促使表面固化成膜形成一層疏水涂層。本文以某水泥混凝土路面為例，0.6 mm為路面平均構造深度。按照室內(nèi)試驗結(jié)果及綜合考慮本路段的交通流量、降雪量等情況，決定噴灑量定為0.3±0.1 L/m2。

噴涂前，要保證基層完全硬化，并清理干凈其表面。噴灑過程中，要確保噴灑均勻，用量充足，不得出現(xiàn)漏噴等情況。噴灑之后，確保表面為白色液面覆蓋。

蠟制養(yǎng)護劑噴灑以后，間隔時間達到4 h～6 h，可在表面潑灑水，若呈水珠狀滾動，則表面已成膜。若水泥混凝土路面內(nèi)滲入水，且迅速被吸收，表明存在漏噴、噴灑量不足等情況，這種情況下需及時補噴。

待完成上述施工作業(yè)后，可根據(jù)質(zhì)量檢測方法進行檢測，若呈水珠狀滾動，表明疏水性能良好。即可開放交通。隨后再次進行一次試驗檢測，發(fā)現(xiàn)路面的疏水性能仍較為良好，表明涂層的疏水效果具有一定長效性。

4.2 工后性能檢測

噴涂蠟制養(yǎng)護劑后，為了驗證路面的抗滑性能，分別對噴涂前后的構造深度、路面擺值（BPN）進行了測定，所得結(jié)果如下：

由此可見，相比未噴涂蠟制養(yǎng)護劑前，路面的構造深度略有下降，但下降幅度不大，基本下降了0.06 mm。說明噴涂疏水涂層之后，基本上不會影響路面構造深度。

通過噴涂前后的路面擺值可見，噴涂蠟制養(yǎng)護劑之后，路面的擺值有所下降，究其原因在于涂層具有疏水功能，降雨后將會出現(xiàn)水膜，很大程度上不利于路面抗滑性能作用的發(fā)揮，但是通過溶液含固量和噴灑量等合理控制，仍可滿足除冰雪的規(guī)定。

此外，針對噴涂蠟制養(yǎng)護劑14d后又進行了一次擺值測定，結(jié)果為58.7 BPN，路面擺值又有所提升，經(jīng)分析可知，在行車荷載和自然環(huán)境作用下，路面抗滑涂層存在一定磨損。但噴涂蠟制養(yǎng)護劑時溶液已完全滲透到路面集料空隙，已成膜。即便是在多種因素作用下，路面的疏水性能仍存在，說明路面涂層的疏水性能具有一定長效性。

5 結(jié)束語

綜上所述，降雪結(jié)冰對路面行車安全影響很大，也是道路安全事故多發(fā)的直接原因。及時清除結(jié)冰積雪現(xiàn)象，可有效提升車輛行車的安全性。蠟制養(yǎng)護劑在水泥混凝土路面除冰雪當中的應用，可以起到良好的隔離作用，加快機械除冰雪的效率，減少對路面、環(huán)境等方面的傷害，且具有經(jīng)濟性。因此，在水泥混凝土路面除冰雪當中應大力推廣及應用蠟制養(yǎng)護劑，以期全面提升道路安全。

參考文獻：

[1]張娟，劉麗，姚剛.運營期排水性瀝青路面滲水性能恢復研究[J].公路，2019（04）：46-50.

[2]劉狀壯，沙愛民，蔣瑋.蓄鹽瀝青路面研究進展：鹽化物材料、混合料及其性能與評價[J].中國公路學報，2019（04）：18-31+72.

[3]譚憶秋，張馳，徐慧寧，等.主動除冰雪路面融雪化冰特性及路用性能研究綜述[J].中國公路學報，2019（04）：1-17.

[4]黨政，關文，程曉輝，等.CFG能源樁用于混凝土路面除冰降溫的試驗研究[J].中國公路學報，2019（02）：19-30.

[5]肖勁松，鄒孟秋.物理-化學綜合融雪除冰瀝青混合料研究[J].公路，2017（08）：248-252.

[6]高英力，李學坤，代凱明，等.超疏水仿生水泥混凝土路面防覆冰技術及效能評價[J].材料導報，2017（14）：132-137.