高速公路冰雪控制材料及其适应性研究

摘要：冬季高速公路冰雪控制已成为各国公路养护部门面临的巨大挑战之一，冰雪控制材料成为除冰雪的主要手段。本文针对目前冰雪控制材料的种类繁多但没有确定的分类标准和依据，以及如何准确使用融雪剂也没有定量分析这一问题，通过查阅大量国内外文献以及结合实例等途径，对冰雪控制材料的分类以及各融雪剂的适用性、使用量进行了研究，为正确选用融雪剂提供了依据。

关键词：高速公路；冰雪控制材料；分类；特点；适用性

中图分类号： U412.36+6 文献标识码： A 文章编号：

1.概述

随着科技的发展以及人们对出行要求的提高，我国高速公路的建设有了飞速的发展。而冬季高速公路安全问题也成为高速公路管理部门面临的巨大挑战。几乎所有的研究文献都表明：在冰雪覆盖的道路上，发生车辆碰撞、刮擦交通事故的机率明显上升。因此，冬季高速公路除雪作业已经成为高速公路养护部门的主要任务之一。目前，主要的除雪方式是机械与化学除雪，本文主要针对化学除雪使用的冰雪控制材料进行了研究，指出了国内外常用的冰雪控制材料，各类冰雪控制材料适用的条件以及如何使用冰雪控制材料等问题。

2.冰雪控制材料的分类

按材料的物理状态分，冰雪控制材料四个基本的类型是：研磨剂、固体冰雪控制材料、预湿固体冰雪控制材料、液体冰雪控制材料。

（1）研磨剂

研磨剂是冰雪控制重要组成部分，能在温度低到化学药品无法有效起作用时提供某种程度上的增强作用。它们适用于未铺砌的道路和有厚厚一层积雪以至于化学药品无法渗透的路面。

（2）固体冰雪控制材料

固体冰雪控制材料可以作为预处理使用，较大的颗粒能够融化表面的冰雪，并可以继续融化里面的冰雪直到破坏粘结在路面的冰雪，细的颗粒更适合用于薄冰。

（3）预湿固体冰雪控制材料

预湿固体冰雪控制化学品与固体化学品使用方法相同，但是预湿固体冰雪控制材料一般不与研磨剂混合。预湿固体化学品是在固体化学品表面涂上液体化学品，液体中的水使固体化学品更快的产生盐水并黏在表面，这样可以减少反弹和分散，并加速除冰。

（4）液体冰雪控制化学品

液体冰雪控制化学品一般由固体化学品和水混合，它们支持高服务水平和防冰策略，特别适用于对除冰/黑冰的预处理。

融雪剂根据化学组成可分为氯盐型、非氯盐型、混合型3种，氯盐型包括氯化钠、氯化镁、氯化钾等；非氯盐型包括有机或无机盐、胺、醇等，混合型包括氯盐+非氯盐、氯盐+非氯盐+阻锈剂等。目前国内使用的融雪剂一般分为两大类：一类是以醋酸钾为主要成分的有机酸盐类融雪剂，该类融雪剂融雪效果好，腐蚀性比较小，但价格昂贵，一般只应用于机场等重要场所；另一类是使用最广泛的以“氯盐”为主要成分的无机盐类融雪剂，如氯化钠、氯化钙、氯化镁和氯化钾等，通称作“化冰盐”，其优点是价格低廉，仅相当于有机酸盐类融雪剂的1/10，但对道路设施和绿化植物具有腐蚀性。

3.各类融雪剂特点与比较

3.1各融雪剂特点

氯化钠是在道路工程中最常用的除冰盐成份之一，它原料易得、价格便宜，但高浓度的氯化钠溶液会对周围的土壤以及植物等起着不可估量的有害作用，而且它的融冰雪效果只能达到-9.4℃左右，只能适用于一般低温条件。一般氯化钠使用浓度为23.3%。

氯化镁一般为片状粉末，小球或液体。通常用于润湿氯化钠晶体来增加与道路的粘附性，有腐蚀性，价格较高，它的融化最低温度为-23℃，使用浓度为27-30%。

氯化钙一般为片状粉末，小球或液体，具有很强的吸湿性，溶解度大，降低冰点效果好，它的融冰雪温度可以达到-29℃左右，在极低气温条件下仍然具有很好的除冰雪效果，但对道路表面的作用易使路面抗滑性能下降，并使人的皮肤过敏和烫伤等，不便于施工，另外较氯化钠成本高。一般氯化钙使用浓度为30%。

醋酸钙镁盐（CMA）一般为粉末，晶体，颗粒或液体。液体CMA主要用于自动化桥梁除冰系统，无腐蚀性，可生物降解，有时也加入到氯化钠中作为腐蚀抑制剂，成本最高，它的融化最低温度为-7℃，使用浓度为32%。

醋酸钾（KAC）一般为液体，用于防冰，除冰，预湿。无腐蚀性，可生物降解，成本较高，它的融冰雪温度可以达到-26℃左右，一般使用浓度为50%。

研磨剂包括天然砂，压碎的岩石或砾石，焚化底渣，矿石尾矿和炉渣等，它只是提供牵引力，不能融冰化雪。

3.2融雪剂的比较

目前使用较多的是氯盐类及有机酸盐类，二者对比最明显的是对环境的影响，所以本文对比研究了氯化盐类融雪剂及有机酸盐类对车辆、路面以及环境的影响。氯盐类融雪剂可以在较低的温度发挥作用，而且氯化钙的有效最低温度最低，可以达到-31℃左右，但氯盐类融雪剂有腐蚀；有机酸类融雪剂对车辆及环境几乎没有危害，但除冰效果受环境温度影响较大，并具有反结冰现象。

不同氯化物的融冰效果不同，例如温度为-1℃左右时，每千克氯化钙可融31.3kg冰，氯化镁为48.2kg，而氯化钠可融46.7kg；温度为-9.4℃，每千克氯化钙可融5.6kg冰，氯化镁为8.0kg，而氯化钠可融6.4kg。可以看出，在相同的温度下氯化镁融冰能力最大，而且在约-20℃时依然具有融冰能力，温度越高，融冰效果越明显。

了解了不同融雪剂最低有效温度、适用浓度以及各自在不同温度下融冰的能力，根据雪情的差别，使用的具体路段以及公路的服务水平等级，可以选择合适的融雪剂，达到最经济最有效的冰雪控制目标。

4.融雪剂的使用

4.1融雪剂的使用时机

融雪剂的使用与气温、交通量、下雪量等多因素有关：(1)温度偏高、阳光充足时，融雪效果较好；(2)交通量较大时，在车轮碾压作用下，融雪效果较好；(3)在下雪前及积雪没有冻结时效果要好；(4)在积雪厚度低于2cm时,融雪效果较好。

使用融雪剂时还应与机械除雪相结合，例如当道路上只有少量的雪时，只需要在特殊路段撒融雪剂；当道路上为压实雪时，应用快速除雪设备清除路面的浮雪，然后用平地机清除路面的压实雪，如果路面仍剩一层积雪，再撒少量融雪剂。

4.2融雪剂的使用量

融雪剂是把双刃剑，可以融冰化雪，但另一方面也会对环境造成不利影响，使用时应尽量用最少的量达到最好的效果。融雪剂的使用与路面温度密切相关，利用气象系统提供的数据，得出路表温度以及短期内温度变化趋势，总结国内外大量文献以及实施实例经验，得到下表数据，依据表3给出的数据进行选择融雪剂的使用量以及相应的除雪策略。表中给出的数据是一个范围，应根据实际状况选择合适的使用量。

表3除冰时盐的使用量指南

5.结语

本文给出了冰雪控制材料根据不同标准的分类结果，并得出不同融雪剂适用条件以及推荐的使用量等。冰雪控制材料是目前高速路除雪的重要手段，在使用冰雪控制材料时，应根据雪情以及冰雪控制材料的适用性合理选择冰雪控制材料及其用量，用高精度的撒布设备，高效快速清除冰雪。不久的将来，将会有更多、更有效、能适应更低的温度、价格更合理，而且对环境无污染的冰雪控制材料出现。

参考文献

[1]傅沛兴. 北京道路冬季融雪问题研究[J]. 市政技术,2001, 4:54-59.

[2] 徐鹏宇. 融雪剂的研究现状及未来发展方向[J].林业科技情报, 2008(4):68-72.

[3] 洪乃丰. 融雪剂及其对基础设施的腐蚀危害[J]. 建筑技术, 2004, 35(4):256-258.

[4]Duane E. Amsler, SR., P.E. Snow and Ice Control[J]. Cornell Local Roads Program, 2006-08.

作者简介：

曹露，1989.12.16-，女，长安大学材料科学与工程学院硕士研究生，研究方向为高速公路冰雪控制技术。