淺談路面主動(dòng)融冰除雪技術(shù)

(重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院 重慶 400074)

一、前言

在我國(guó)北部和中部大部分地區(qū)，冬季和早春氣溫低。在雨雪天氣情況下，道路在車輛反復(fù)荷載的作用下，積雪在壓實(shí)后使路面表面附著系數(shù)大大降低，輕則引起交通癱瘓，重則導(dǎo)致交通事故或者重大交通事故。根據(jù)對(duì)世界主要大中城市進(jìn)行調(diào)查得出的結(jié)論，因道路結(jié)冰造成的交通事故占冬季交通事故總量的35%以上。每年由此引發(fā)的經(jīng)濟(jì)損失是我們不得不面對(duì)的嚴(yán)酷現(xiàn)實(shí)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2008年南方凍雨天氣造成數(shù)上百萬(wàn)人的行程受阻，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)62×108元。

二、內(nèi)部作用的融冰(雪)技術(shù)

(一)高彈性橡膠顆粒置換細(xì)集料技術(shù)

該技術(shù)是把破碎成一定程度的橡膠顆粒代替部分細(xì)集料，形成瀝青混合料，應(yīng)用于瀝青路面，提高了路面的彈性，路面表面和冰層的粘結(jié)狀態(tài)也得到了改變，在車輛荷載的往復(fù)作用下，局部應(yīng)力就起到破碎冰雪的作用。20世紀(jì)70年代，瑞典道路研究者最早提出該技術(shù)。20世紀(jì)80年代，日本開始應(yīng)用該技術(shù)。國(guó)內(nèi)哈爾濱工業(yè)大學(xué)譚憶秋[1]近些年來(lái)進(jìn)行了相關(guān)的試驗(yàn)研究。

(二)化學(xué)類凍結(jié)抑制劑技術(shù)

化學(xué)類凍結(jié)抑制劑技術(shù)是在瀝青混合料中直接添加有降低冰點(diǎn)效果的材料，相當(dāng)于融雪劑的內(nèi)摻。融雪劑中的鹽類物質(zhì)溶解和電離的化學(xué)過(guò)程會(huì)為冰雪融化提供有利條件。

三、外部作用的融冰(雪)技術(shù)

(一)太陽(yáng)能、地?zé)岬茸匀荒茉醇訜岱?/h3>

太陽(yáng)能、地?zé)崮芫哂星鍧崱踩h(huán)保、資源豐富等特點(diǎn)，將這類能源運(yùn)用在道路融冰方面，既能節(jié)約現(xiàn)有資源也能達(dá)到融冰除雪的效果，這是目前最符合世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向的一項(xiàng)技術(shù)。在熱力融雪方面，最早的是利用資源豐富的地?zé)崮堋?948年，美國(guó)首次嘗試?yán)玫叵聼崴孤访娣e雪融化，并在俄勒同州Kalamath的一條道路上進(jìn)行工程試驗(yàn)，該系統(tǒng)一直運(yùn)行了近50年[11]。

(二)碳、鋼纖維導(dǎo)電混凝土加熱法

將一定比例的導(dǎo)電成份材料添加到瀝青混凝土中形成一種新的復(fù)合導(dǎo)電混凝土應(yīng)用于道路除冰的技術(shù)稱為導(dǎo)電混凝土加熱法。在具有良好的電熱特性的同時(shí)也不會(huì)破壞路面原有的承載能力。外部電源的作用下，導(dǎo)電混凝土發(fā)熱使路面升溫以達(dá)到除冰目的。

(三)電能、自然能源混合加熱法

混合加熱法目前僅停留在設(shè)想階段，該技術(shù)有著更高的熱效率、集熱速率快、可應(yīng)用于較為嚴(yán)重的道路結(jié)冰地區(qū)等優(yōu)點(diǎn)，但前期投資依然巨大、依然消耗能源，而且技術(shù)路線最為復(fù)雜，施工難度也大。

四、淺層地?zé)崮苋诒矫娴男√接?/h2>

太陽(yáng)能和淺層地?zé)崮艿茸匀毁Y源融冰技術(shù)在資源的多方位利用和降低污染物排放方面具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。但目前的技術(shù)難題和研究重點(diǎn)在于如何克服施工難度、研發(fā)新型材料、改進(jìn)設(shè)計(jì)理念。熱管技術(shù)早在1969年美國(guó)的新澤西就有成功應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，但其熱效率較低。今年來(lái)山東青島的太陽(yáng)風(fēng)環(huán)境能源有限公司著力研發(fā)這方面的技術(shù)，并取得相當(dāng)可觀成績(jī)。本人在今年5月份寫的項(xiàng)目申報(bào)書中主要提出以下幾方面的技術(shù)要點(diǎn)，僅供參考：

1)熱管裝置中工質(zhì)的選擇與影響其功能的因素的確定

由于熱管融冰技術(shù)中只要蒸發(fā)部外界溫度高于冷凝部外界溫度，系統(tǒng)的循環(huán)即可維持，不需要任何能源消耗，這是地?zé)崂玫囊淮笸黄啤?/p>

2)管道材料與工作井的研究

地?zé)峤粨Q管道材料的性能決定著熱能轉(zhuǎn)換效率。井孔既是流體進(jìn)出蒸發(fā)部與冷凝部的必經(jīng)通道，又是進(jìn)行后期地?zé)峒ぐl(fā)的基礎(chǔ)。

3)冷凝部管路選型與流量計(jì)算

熱交換系統(tǒng)管道鋪設(shè)方式可以有多種形式。①旋轉(zhuǎn)形布管。可通過(guò)調(diào)整管道之間的間距來(lái)滿足局部區(qū)域的特殊要求。

五、結(jié)語(yǔ)

從以上各個(gè)主動(dòng)型融冰技術(shù)的綜述可以發(fā)現(xiàn)：①主動(dòng)型融冰技術(shù)較被動(dòng)型優(yōu)勢(shì)更大，發(fā)展空間更大，是專家學(xué)者未來(lái)研究的重點(diǎn)；②主動(dòng)型融冰技術(shù)均存在一定的技術(shù)難題和投資成本問(wèn)題，這是阻礙其應(yīng)用發(fā)展的關(guān)鍵；③主動(dòng)型融冰技術(shù)發(fā)展方向趨于低耗能、零污染、高效率的時(shí)代方向。主動(dòng)型融冰除雪技術(shù)是全球?qū)W者專家的熱點(diǎn)問(wèn)題，但是一直未達(dá)成共識(shí)。想要形成能夠得到絕大部分學(xué)者認(rèn)可的理論體系，需要伴隨著新材料、新技術(shù)、新理念的進(jìn)一步成熟和不斷深入的研究。