沥青路面除冰技术概述

2019-09-07 版权声明 举报文章

摘要:本文介绍几种新型除冰技术,分析了各种除冰技术的优缺点,希望能用科学、环保、经济的除冰产品或方法,解决实际问题。

关键词:沥青路面;除冰技术

中图分类号:U416.217 文献标识号:A 文章编号:2306-1499(2013)04-(页码)-页数

在寒冷的冬季,路面因降雪而积雪结冰,会给道路畅通和行车安全带来严重的不良影响。但是,目前广泛采用的撒盐化冰方法对于路面、桥梁及环境的破坏比较严重,造成了严重的经济损失。研究与应用科学有效的路面除冰雪技术,具有显著的社会效益和经济效益。

合理选用环保型除雪剂、开发主动除冰技术等,已成为目前国际上热门课题,本文下面介绍几种新型除冰技术,分析了各种除冰技术的优缺点,希望能用科学、环保、经济的除冰产品或方法,解决实际问题。

1. 热力融雪类技术

利用地热、燃气、电或太阳能等产生的热量使冰雪融化。

(1)发热电缆法。发热电缆为发热体,将电能转化为热能,通过结构层内的导热体将热量传到物体表面,再通过热交换进行融雪化冰。发热电缆加热系统具有无污染、运行费用低、热稳定性好、控制方便等优势。发热电缆用于路面融雪化冰在北欧国家已经有所应用。

(2)太阳能加热法。太阳能加热法是夏季将太阳能产生的热能存储起来,在冬季用来融雪化冰。为此需建立一套太阳能融雪系统,该系统由集热装置、蓄热体和融雪装置三部分组成。集热装置的任务是收集热量并将其输送到蓄热体中,热量在蓄热体中积聚和保存以备冬季融雪用。融雪装置的任务是在需要的时候将保存在蓄热体中的热量输送到路面下,使路面的温度升高从而融化路面上的冰雪。但是这种方法造价高,还只能用于某些特殊地方的特殊路段。

(3)地热管法与电热丝法。地热管法是通过管道将地热传到地表面来融雪化冰,缺点是安装和建造加热管道比较复杂。电热丝法即在路面上加入电热丝用于加热,此方法不需要使用变压器或服务设施,加热的效果也不错。热力融冰雪技术融冰雪速度快,安全环保,但其能耗大,费用高,工艺复杂而且此项技术的应用对路面材料、结构和施工都有特殊要求,其后期的维修养护需要开挖路面,因此适用范围相对较窄。

2. 添加盐化物类技术

在沥青混合料中添加氯化钠和氯化钙等盐化物,用盐化物来降低冰点,从而达到防冻的作用。

添加盐化物类技术在日本等多雪国家有一定的研究,目前在我国还未曾见到相关的研究报道。这种技术的难点在于为保证沥青路面本身的性能,所添加盐化物的数量有限,并且处在路表面起融雪作用的盐化物更加稀少,所以有可能融雪化冰的作用不会很明显,并且盐化物处在路面内的耐久性问题尚待解决。

3. 粗糙型铺装技术

采用大粒径、开级配沥青混凝土铺筑面层,增加面层的粗糙度。冰冻后,行车辗压时,水平力的作用使结冻层很快被磨耗掉,也增加了制动效果。具体有以下几种方式。

(1)采用大粒径的半开级配沥青混凝土铺筑而成。结冰后行车时,轮胎和路面问的局部颗粒作用,使结冰层承受不均匀受力,而成为凸形形状及破碎。一般采用改性沥青混合料,空隙率在10%~20%左右。

(2)将一定数量的坚硬的废旧陶瓷屑填人热拌沥青混合料进行面层铺筑或罩面,从而提高抗冰冻和抗滑作用。

(3)采用间断级配沥青混凝土铺筑,细料成分较少,表面粗糙,具有一定抗滑效果。粗糙型铺装技术曾经在日本扎幌市除冰雪路面中有所应用,同时进行了除冰雪性能、抗滑性与耐久性方面的研究。

粗糙型铺装技术在除冰防滑方面的性能还是不错的,但因其大粒径的集料,降低了行车舒适度、增加了行车噪音和对车轮的磨损,更重要的是它的路面渗水问题不能很好的解决,直接影响了道路使用寿命。

4. 物理或冻结抑制路面

通过在路面铺装材料内添加一定量的弹性材料,利用弹性材料局部变形能力较强的特性,使路面冰雪融化,有效抑制积雪结冰。

(1)橡胶沥青路面。将废旧橡胶轮胎破碎成一定形状和粒径的颗粒,以骨料的形式直接添加于沥青混合料中而形成的新型的沥青混合料,用于路面铺装工程。在有积雪的情况下有较好的防滑性能。这种路面形式的优点体现在:有效抑制路面积雪结冰;改善了路面抗疲劳裂缝和抗反射裂缝的能力;提高了路面的耐久性和疲劳寿命;低温抗裂性能和高温抗车辙性能力提高;缩短施工的时间和降低施工的成本;降低了路面的维修养护成本;由于废旧轮胎的再利用,节省了能源和资源;降低车轮噪声,改善了行车的舒适性。

(2)镶嵌类铺装技术。在普通沥青路面铺筑完成后,通过一定的施工工艺将弹性材料镶嵌在路面表面,单纯利用弹性变形降低冰雪对路面的粘结程度,从而破除路面积雪结冰。

具体做法是在铺筑的沥青混凝土表面按一定间距开一直径50mm,深25mm的小洞,然后压入同样尺寸的橡胶小圆柱体,同时用纤维添隙料填充。在结冰后只要行车一碾压,由于橡胶的弹性,冰层就会自动破裂。

另外,日本道路建设公司还研究了一种利用橡胶颗粒防止路面冻结的技术。其方法是在刚完工的沥青路面上铺撒直径2cm的五角形橡胶颗粒,用压路机将其压入沥青路面。压入路面内的橡胶颗粒有小部分露出路面,增加了路面的摩擦力。同时,车辆荷载的作用使橡胶颗粒变形,车辆通过后的反弹力使冰破碎。1998年在东京~长野的高速公路上铺筑了试验路段。研究结果表明,此项技术可以有效地清除路面积雪结冰,提高路面抗滑能力。

镶嵌类铺装技术虽然具有一定除冰的效果,但由于在镶嵌橡胶块的过程中会破坏路面原有的状态,橡胶块周围会出现薄弱面,在行车荷载的作用下,橡胶颗粒极易从路面表面脱落,造成路面平整度下降,甚至松散、坑槽。

由于冰雪对现代化交通的影响,而目前广泛采用的撒盐化冰法对于道路路面及环境的破坏比较严重,因此世界上很多国家对环保型、经济型除冰雪技术的研究给予相当的重视,相继研究开发了各种除冰雪方法。因此寻求易于推广的、经济环保的融雪化冰技术具有非常重要的现实意义。

参考文献

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