淺談道路融雪劑

■ 張嘉桐

淺談道路融雪劑

■ 張嘉桐

我國地域廣闊，地跨熱帶、亞熱帶和溫帶，其中溫帶約占國土總面積的三分之一左右。這些地區(qū)每年都有不同程度的降雪，尤其是在緯度較高的北方地區(qū)，每年的降雪都在 4個至6個月之間，幾十萬公里的公路都存在著清除積雪的問題。降雪及公路上的積雪，給人民生活帶來一定的困難，極易誘發(fā)交通事故。尤其在高速公路上，因積雪或融雪結(jié)冰而使高速公路被迫封閉停運(yùn)，造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。目前國內(nèi)除雪方式主要有人工除雪、機(jī)械除雪、撒鋪融雪劑除雪三種。

一、融雪劑的主要類型

國內(nèi)外使用的融雪劑一般有兩大類：一類是以醋酸鉀為主要成分的有機(jī)融雪劑，該類融雪劑融雪效果好，腐蝕損害小，但價格較高，一般用于機(jī)場等重要場所。另一類則是以“氯鹽”為主要成分的無機(jī)融雪劑，如氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀等，通稱作“化冰鹽”，其優(yōu)點(diǎn)是價格較低，僅相當(dāng)于有機(jī)類融雪劑的十分之一，但長期使用會腐蝕橋梁、下水管網(wǎng)、建筑物中的金屬部件，影響其使用壽命，同時也會增加水源和土壤的無機(jī)鹽含量，影響植物的正常生長，甚至枯萎死亡。

二、融雪劑化雪除冰原理

當(dāng)融雪劑撒到冰雪路面上時，其中一些易潮解的固態(tài)物質(zhì)吸收空氣中的水分，產(chǎn)生潮解現(xiàn)象，使固體雪或冰表面形成少量的水，融雪劑在這些水中及車輪的沖擊下形成溶液，由于固液兩相的化學(xué)勢不等，二者不能共存，其中必然有一相要向另一相轉(zhuǎn)變。若固相化學(xué)勢大于液相化學(xué)勢，則固相就要向液相轉(zhuǎn)變即固體融化，反之亦然。由于融雪所形成溶液的化學(xué)勢低于固體雪或冰雪的化學(xué)勢，因此固體雪或冰開始融化，隨著整個過程而擴(kuò)大，反應(yīng)速度加快，冰雪表現(xiàn)出現(xiàn)裂痕，形成大面積的龜裂，所以從局部融化逐漸擴(kuò)展到全面融化，達(dá)到融化冰雪的目的。

氯鹽類融雪劑溶于水后，其冰點(diǎn)在零度下，如氯化鈉溶于水后冰點(diǎn)在-10℃，氯化鈣在-20℃左右，醋酸類可達(dá)-30℃左右。由于鹽水的凝固點(diǎn)較低，因此在雪水中溶解了鹽之后就難以再形成冰塊。此外，雪融劑溶于水后，水中離子濃度上升，使水的液相蒸氣壓下降，但冰的固態(tài)蒸氣壓不變。為達(dá)到冰水混和物固液蒸氣壓等的狀態(tài)，冰便溶化了。這一原理也能很好地解釋了鹽水不易結(jié)冰的道理。水是一種特殊的物質(zhì)，即結(jié)冰后密度變小，因此，壓強(qiáng)越大，冰的溶點(diǎn)越低，車輪碾過的地方雪往往易于融化就是這個道理。積雪的路面上灑上融雪劑后，再經(jīng)車輛的碾壓就更易使雪融化。綜上可見，灑上融雪劑后就有利于除雪。

三、過度使用融雪劑的危害

氯鹽類融雪劑雖然價格便宜，便于融雪、除雪，但融化后的雪或冰變成液體，流入下水設(shè)施、農(nóng)田，其危害極大。使用融雪劑后的積雪常常堆積在道路兩旁的綠化帶或農(nóng)田，鹽類殘留物全部堆積在農(nóng)田和綠化帶里，會造成綠化植物大量死亡。即使重新補(bǔ)植，也要全部換土，其損失不言而喻。由于北方土地一般含鹽，因此北方植物本身具有一定的抗鹽、抗堿能力，也難承受融雪劑帶來的危害。使用氯鹽類融雪劑也會縮短道路壽命，尤其是瀝青混凝土路面，鹽類物質(zhì)與瀝青產(chǎn)生化學(xué)反映，會折減瀝青材料與砂石料的握裹能力，造成瀝青表面脫落，在行車荷載的作用下進(jìn)而造成大面積路面破損。鹽類遇水以后發(fā)生鹽漲現(xiàn)象，造成道路路基損壞，這將給后期道路維護(hù)增加難度。鹽類對水泥混凝土路面同樣也存在的危害，由于城市道路的水泥混凝土路面一般不會選用造價高昂的抗鹽水泥，氯化鈉等融雪劑和路基上的鐵等金屬形成原電池，加快路面破損。

四、融雪劑的改進(jìn)與發(fā)展

近年來，很多國家和地區(qū)都在使用、銷售醋酸鈣鎂，這是一種新型環(huán)保融雪劑，在國際市場十分暢銷。該融雪劑適用于飛機(jī)場、高速公路、城市道路、鐵路、汽車站、停車場、商店、學(xué)校和居民區(qū)等，其主要特點(diǎn)是融雪、融冰速度快且持久；防凍、防滑效果好，冰點(diǎn)低；不含氯離子和鈉離子，可生物分解，不污染環(huán)境，對人、動物、植被都無損害；不腐蝕路面和金屬，而且還會在路面上形成保護(hù)層；有固體顆粒和液體兩種形態(tài)；撒布量少于同類產(chǎn)品，不僅節(jié)約了成本，也便于運(yùn)輸。

目前我國新型環(huán)保型融雪劑多為無機(jī)物混合物，其生產(chǎn)工藝較簡單，生產(chǎn)設(shè)備也不復(fù)雜。只需將原料按照科學(xué)配方混合攪拌均勻，分級過篩即可。產(chǎn)品質(zhì)量通過控制原料質(zhì)量和配置比例來保證，產(chǎn)品成本主要是通過原料成本來控制。生產(chǎn)技術(shù)中原料配比、添加劑等為技術(shù)關(guān)鍵。融雪劑為無機(jī)物和有機(jī)物混合物，復(fù)合融雪劑的制備技術(shù)與融雪劑組成有關(guān)，其制備工藝較復(fù)雜也因產(chǎn)品不同而異。

五、融雪劑的正確使用方法

道路融雪鹽在使用過程中，為了減少融雪鹽用量及環(huán)境污染，在使用的時間和方式上必須考慮三個主要問題：什么時候會出現(xiàn)路滑現(xiàn)象？融雪鹽如何更好地發(fā)揮作用？需要使用多少融雪鹽？為節(jié)約融雪劑的使用量，提高其使用效率，具體措施大致有以下幾種方法：

一是兩種主要融雪材料的利用。一為冰點(diǎn)改進(jìn)劑，這是一類用來融化霧、雪、冰，防止或破壞冰和路表粘連的材料，包括各種融雪鹽、醋酸鹽以及由農(nóng)產(chǎn)品和上述一種或幾種材料構(gòu)成的工程產(chǎn)品，這些材料呈固態(tài)或液態(tài)，作業(yè)溫度各不相同，使用成本以及對環(huán)境的影響也有所不同。使用固態(tài)材料的優(yōu)點(diǎn)在于，隨著冰雪融化，濕氣增加，鹽的利用率會相應(yīng)提高；缺點(diǎn)則是形成鹽水的時間過長，而且鹽水的濃度也不一定能夠使冰點(diǎn)降至最低，因此使用固態(tài)鹽的實(shí)際工作溫度要高于高濃度液態(tài)鹽的溫度。濃度較高的液態(tài)化冰產(chǎn)品優(yōu)勢在于可以使冰不斷融化，減少路面的滑度，工作溫度也相對較低，但需要不斷加入固態(tài)鹽以維持原來的濃度，這種產(chǎn)品適于暴風(fēng)雪或霜凍來臨前較干燥的人行道。二為研磨劑，這是一種增加路面摩擦力的除冰材料，其原料主要包括沙子、沙礫和碎片。常常在沒有冰點(diǎn)改進(jìn)劑或其使用成本太高或人行道溫度過低不適宜其正常發(fā)揮作用的情況下使用，使用時一般加入少量鹽防止研磨劑本身凍結(jié)，鹽的添加量不超過總量的3%-5%。

二是除雪設(shè)備的正確使用。為最大限度地減少鹽的使用量，要盡可能地通過鏟車移除冰雪。道路和停車場的帶卡車式撒鹽車、人行道手動撒鹽機(jī)適宜撒用固態(tài)鹽，液態(tài)產(chǎn)品適宜通過液罐和灑水卡車，在使用這些設(shè)備時，應(yīng)著重考慮以下方面內(nèi)容：設(shè)備所有人和承包商要保證有足夠的人員和設(shè)備鏟雪，然后才是利用融雪鹽；鏟雪設(shè)備可以到達(dá)各種場所，鏟雪車的刀刃要保持良好性能，能夠鏟除最大量的冰雪；操作工人可以通過撒鹽車將材料置于指定區(qū)域而不會漏撒到臨近區(qū)域，操作要根據(jù)實(shí)際情況，增減要靈活掌控；鏟雪車和撒鹽車可同時使用，提高效率；撒鹽車要進(jìn)行全面檢查，確保噴灑速度適中，安裝預(yù)濕設(shè)備提高鹽的作用時間；向人行道、道路和停車場噴灑液態(tài)融雪劑可使用噴灑卡車。

三是實(shí)時的動態(tài)管理。為了提升對道路融雪鹽的有效利用，需要管理人員和操作人員在獲得有限信息的情況下實(shí)時決策，融雪過程中的決策可以參考以下內(nèi)容：當(dāng)?shù)靥鞖忸A(yù)報可以幫助了解冬季風(fēng)雪的性質(zhì)、到來時間和持續(xù)時間，也能提供露點(diǎn)等信息；通過紅外溫度計測量人行道的溫度；網(wǎng)絡(luò)雷達(dá)圖像能夠提供服務(wù)區(qū)域風(fēng)雪來去的時間；管理人員應(yīng)該隨時監(jiān)控天氣預(yù)報和雷達(dá)圖像確定霜凍、凍雨到來的預(yù)期時間，以便提前采取相應(yīng)措施；場地所有人和服務(wù)提供商需要了解場地范圍和特點(diǎn)從而確定需要的融雪劑數(shù)量，分別制定機(jī)械噴灑和手工噴灑的標(biāo)準(zhǔn)；通過紅外溫度計隨時測量人行道溫度，然后與露點(diǎn)比較確定是否出現(xiàn)霜凍，是否在冰點(diǎn)以上，是否需要冰點(diǎn)改進(jìn)劑等；人行道表面的殘余化學(xué)物質(zhì)要隨時監(jiān)管并確定是否需要添加；使用冰點(diǎn)改進(jìn)劑之前盡可能多地將雪鏟除，當(dāng)人行道溫度達(dá)到冰點(diǎn)以下時再使用冰點(diǎn)改進(jìn)劑。

四是積雪的保存和處理措施。多數(shù)情況下，鏟除的積雪積存在遠(yuǎn)距離或停車場空余地方，但有時積雪必須從現(xiàn)場轉(zhuǎn)移運(yùn)送至其它地區(qū)處理。停車場清除的積雪中含有鹽或沙之類的物質(zhì)，因此要集中處理，否則積雪融化后會對周圍環(huán)境造成損害。因此，場地所有人應(yīng)制定計劃提供足夠的積雪存儲空間，盡量避免異地運(yùn)輸，存儲點(diǎn)應(yīng)保證含有鹽分的融化雪水不會流向生態(tài)脆弱區(qū)，而應(yīng)流向沉淀池或地方政府批準(zhǔn)使用的生活污水管；若融化后不會流向地勢低洼處造成積水引起路滑現(xiàn)象，積雪可以就地堆積。積雪不能阻礙排水系統(tǒng)，應(yīng)置于陽光易照的地方，加速融化。

（作者單位：中國鹽業(yè)總公司）

（編輯：程鈺寒）