高速公路除雪防滑材料的分析及应用

高速公路除雪防滑材料的分析及应用

伴随着社会的发展和科学技术的进步，依靠人工除雪的传统办法已明显落后，用现代化手段除雪已成潮流。许多普通公路和城市道路的管理部门充分地意识到了这一点，在新型的专用除雪设备被研制开发的同时，大量的新型无腐蚀、无污染、廉价的防滑材料也在开发之中。高速公路在这方面的工作起着典型示范作用。

一般来说，未被压实的积雪主要靠机械来清除，而被压实的积雪或冰面则要靠撒布防滑材料的办法来处理。现就高速公路除雪防滑材料及其应用加以分析。

1 容易出现结冰的地点及结冰原因

1.1积雪一旦被车辆反复辗轧，雪层中的空隙就会急剧减小，从而形成雪渍，又受摩擦作用的影响，表面变得十分光滑，逐渐变成冰。这在积雪还未来得及清除而变通量又大的路段极易出现，例如在行车道的车辙附近。

1.2在各立交桥的出入口、匝道、引线、收费站广场、停车场及服务区等处，因车辆缓行，交通量相对较大，也易形成冰面。

1.3跨线桥下更易出现结冰。这是因为跨线桥上的缓慢融化的冰水滴落下来，在路面上结成冰，另外是因为跨线桥投下的阴影处温度较低、不易见阳光，结冰很难融化。

1.4桥面及过涵路面易结冰。这是因为桥涵上下面温差较大，空气中的水分更易凝结。如果桥涵在冬季仍然过水(往往是工业废水)，则桥面上下的温差更大，桥面更会结冰，加之弥漫的水汽也会在桥涵附近凝结，桥涵前后的路面很可能都是冰面。

1.5在各立交桥的上下坡，车辆通行速度较缓，又常出现打滑(尤其是重车)现象，故经过时车辙更易形成冰面。因为冬季阳光多平射，一些立交桥坡面很少被阳光照射到，温度更低，这些地方更易形成冰面。2除雪防滑材料分析

在寒冷的冬季，路面上的结冰很难融化成水而流走，大都是靠升华而消失的。这是一个缓慢的过程。必须及时采取有效的措施清除冰面，而一般除雪机械根难对付冰面，须要用撒布防滑材料的办法来解决问题。

不同的防滑材料有着不同的特性及使用效果。

2.1盐

盐是使用最多的防滑材料，主要用来除冰防滑。

2.1.l防滑机理

利用盐水的冰点低于水的冰点这一特性除冰。盐与冰雪结合形成的少量盐水可融化周围的冰雪，从而增加盐水量，这些更多的盐水又可使周围更多的冰雪融化，这一过程一直持续下去，直到盐水被稀释到不能再继续融化冰雪为止，这时的盐水便达到当时气温下的冰点。

用盐除冰雪的目的，就是使冰雪融化成盐水，并在达到冰点之前流走，或使其中的水分全部蒸发掉，露出黑色路面，恢复功能。

2.1.2撒布时机

(1)结冰之前撒布，冰面很难形成，效果良好。适用于为数不多的重点的多灾害性地段，如立交区、加减速车道、跨线桥下路面等处。但这需要有预见，且出击及时，行动更要迅速。一般情况下，管理路段较长，撒布地点多，不易实现。建议在刚刚降雪、积雪不足1厘米、未被压实松软情况下撒布，这时盐料能没入到积雪中，二者很好粘合，进而融化。

(2)结冰之后撒布，是大多情况。除雪机械作业后，能清除大部分积雪。但被压实的积雪不易除掉，经过车辆的不断辗轧和阳光的不断照射，这部分积雪的强度逐渐加大，表面逐渐光滑，形成一片冰渍或冰面。通常冰渍沿车辆行驶方向纵向出现，大多在行车道和超车道上。面积小时，对行车构不成大的危险，完全可以不予理采，但面积过大时就必须撒盐。撒在冰面上的盐粒，有的被车轮压进冰层，逐渐化成盐水；有的被卷带走，浪费掉。化成盐水的部分再被车轮带到新的冰面，继续融化。需要说明的是，这里的浪费是必须的、不可避免的，它是伴随目标的实现而产生的，合理的撒布可以减步这种浪费。2.1.3撒布方法

(1)人工撒布的方法有很多，举三例：其一，工人在行进着的盐车上用锹撒布，这是目前使用得最多的方法。要求车速较慢，工人见到冰面后立即抛撒，无冰面处，越过。优点是用盐节省，缺点是工人背向盐车行驶方向无法预计是否该撒盐；另一缺点是撒盐量不好控制，仍存在浪费。其二，工人在盐车上手工抛撒。这是对前一种方法的改进，撒盐量得到控制，目标更准确，抛撒更及时。此法最经济。其三，是打开盐车的箱板，工人在车尾用扫帚抛撒。撒布较均匀。

(2)机械撒布在国外被较广泛采用，基本方法是：撒盐车行进时，其上的盐料进入撒布器。撒布器的核心部分是旋转着的圆盘，受离心力的作用盐粒又被抛撒开。这样，撒盐车经过后盐料被均匀撒布开。我们也曾做过尝试，尽管盐料有所浪费，但效率极高。用撒盐车等机械作业是除雪防滑工作发展的必然趋势。目前，我省高速公路系统已经自行开发研制出此种机械。

(3)减少盐浪费的妙法：其一，撒盐前在盐堆上浇适量的水，使其有一定的粘性，抛撒落冰后不至于飞溅开。在气温很低的情况下，常采用此方法。其二，用适量的雪与盐拌和也能增加粘度，达到节省的目的。其三，机械撒布时，用搅拌装置把结成大块的盐料松动，之后再用机械破碎，使盐的粒径在3至5毫米之间，这样，盐粒能很好地与冰雪粘合，不至于被车辆卷带走。这种办法多在机械撒布时应用，效果很好。还有人尝试用水车装上锅炉里的开水，倒入大量盐，使盐水过饱和，然后撒在路面上。此方法立竿见影，所到之处黑色路面立即露出。但其缺点是盐水对水车的腐蚀太大；还有水车在冰面上作业十分危险；另外随着作业距离的加长，寒冷的空气会很快降低盐水的温度，使其浓度下降除冰效果也会越来越差；再就是如掌握不好，容易制造出新的冰面。

2.1.4对环境的影响

(1)中央分隔带的土层较薄，土壤环境比较恶劣，盐水的渗入会使其碱性化，更不利于花灌木的生长。

(2)大量的积雪被清理到边坡上，融化后流到边沟和农田里，其中的盐分沉积后对边坡上的植物、农作物产生危害。

(3)盐水严重腐蚀水泥制品，路缘石、伸缩缝、排水孔、泄水槽易受破坏，钙镁离子硫酸根离子腐蚀性更大。沈大高速公路由此带来的损失十分严重。

(4)钢护栏、护栏柱受腐蚀严重。

2.1.5盐品的选购和保存

(1)与当地的气象部门取得联系，预测降雪情况，控制性地购进用盐。

(2)我们的经验是每公里备盐10吨，可分两次购进。这样，一般的雪情都可应付，还不至于浪费。如有大雪则须储备更多一些的盐。

(3)盐场装卸时散落的盐(俗称落地盐)是最佳选择，成色较高，价格较低。土盐价格也较低，是另一优选对象。含钙离子和镁离子及硫酸根离子的盐品冰点较低，常用于低温作业时使用。

(4)盐品属国家专卖商品，购盐时最好与盐业主管部门密切合作。

(5)盐库是存放防滑盐的最好地点。在美国建有许多大型的盐库，在那里，你可见到堆积如山的盐，可用若干年。撒盐是美国高速公路除冰的唯一手段。

(6)我们曾尝试把盐储存在大型车库里，后因盐对设备及设施腐蚀严重而中止。

(7)分散存放是个好办法，即把盐袋装后存放在管段内各收费站、服务区或停车场，数量不大，占地不多，便于保管和作业时补给用盐。

(8)露天存放时要把盐袋垫起并加盖苫布。

3 炉渣

是使用较多的廉价的防滑材料，主要用来清除冰渍，在普通公路或城市道路的防滑作业中大量采用。

3.1防滑机理

(1)利用炉渣孔隙丰富易破碎的特点。将炉渣撒布在冰面上，一经辗轧，就会破碎并嵌入冰渍。这样，炉渣越多，摩擦系数越大，路面抗滑性能越好。

(2)利用炉渣吸收光线性能强的特性。白色的冰渍反光强烈，在寒冷的天气情况下只能靠升华而消失。而覆盖一层黑色的炉渣后，冰面吸收的热量大大增加，冰渍的强度也大大下降，受外力作用后很容易脱落。