鹽化物自融雪路面現狀與發展方向研究

李欣

（西安市公路工程管理處，陜西 西安 710065）

0 引言

通過對冬季交通事故的發生原因進行分析，很多事故與路面積雪和結冰有一定關聯。據相關統計，道路積雪結冰時，交通事故率由0.12（百萬車/公里）增加到0.53（百萬車/公里）。

因此，在冬季降雪后需立即對路面進行清掃，并撒布工業鹽水、融雪劑等，以盡快達到除雪化冰的效果，避免對道路運行安全造成影響。但是，在除雪化冰中，人為清掃所需時間較長，而撒布工業鹽水或者融雪劑，對瀝青路面有一定程度的破壞。因此相關部門應對路面冰雪問題進行深入探究，并不斷推廣應用鹽化物自融雪路面施工技術。

1 鹽化物自融雪瀝青路面的優點

在氯化物融雪劑的實際應用中，會對生態環境造成影響，不僅會剝蝕路面，腐蝕管道、鋼筋，同時還會破壞土壤環境、臭氧層以及水環境等。通過對美國交通研究協會研究成果進行分析，從1970年開始，美國高速公路管理部門在冬季路面融雪中應用1000t 鹽，對路橋工程均造成嚴重破壞，并且耗費大量資金進行修復。在我國路面融雪中，融雪劑的用量也比較大，對周邊水源安全造成嚴重影響。

在路面施工中應用鹽化物自融雪瀝青路面施工技術，能夠有效減少對生態環境的影響。與直接撒布融雪劑相比，通過將融雪劑應用于路面施工中，能夠減少融雪劑用量。根據實踐研究，在鹽化物自融雪路面施工中，當大氣溫度分別為-5～0oC、-10～-5oC 以及-15～-10oC 時，在路面融雪中，一次預防融雪劑撒布量分別為30g/m2、50g/m2、80g/m2，一次融雪撒布分別為50g/m2、80g/m2、120g/m2。在鹽化物自融雪路面施工中，假設路面面層厚度為5cm，鹽化物加入量為7%，對于混凝土毛體積，可根據2.5g/cm3進行計算，在1m2路面施工中，鹽化物用量為8750g 左右，而鹽分含量4813g 左右，是融雪時融雪劑撒布量80g/m2的60 倍。

另外，通過對鹽化物自融雪路面的施工效果進行分析，鹽化物自融雪路面的使用年限在5年以上，由此可見，鹽化物自融雪路面的環保效益比較高。

2 鹽化物自融雪路面融雪機理分析

2.1 稀溶液冰點下降理論

在建筑工程施工中，通過在原材料中加入鹽分，可顯著降低冰點。在冬季施工中，可將定量鹽加入水泥混凝土中，即可提升混凝土結構抗凍性。根據研究發現，將不揮發性物質和非電解質進行有效融合，進而形成的稀溶液，其蒸氣壓與純溶劑相比較低，而這一現象即為稀溶液蒸氣壓降低。通過將液體表面分子進入氣相的速率和氣相的溶劑分子回到液相中的速率進行對比，如果二者相同，則對于氣相中溶劑蒸氣的壓力，可稱為飽和蒸氣壓。揮發性溶質類型比較多，包括糖、尿素等，將其溶解于水后，不揮發性溶質分子即可占據溶液表面的一部分，單位面積溶液表面中溶劑的分子數減少，這樣從溶液表面進入氣象的溶劑分子相對減少。因此當平衡建立后的飽和蒸氣壓就要比純溶劑的低。

當稀溶液蒸氣壓下降時，稀溶液的冰點也會隨之降低。冰點指的是液相和固相并存的溫度條件，在0oC 時，稀溶液蒸氣壓顯著低于水的蒸氣壓，因此，當溫度在0oC 以下時，冰的蒸氣壓和水的蒸氣壓相同，此時稀溶液冰點顯著降低。

2.2 鹽化物自融雪作用原理

鹽化物自融雪路面是在路面施工中，加入鹽化物材料，替代部分礦粉，在保證路面性能的基礎上降低路面冰點，延緩路面凍結時間。

2.2.1 MFL 融雪過程

MFL 為多孔結構材料，在經過特殊的加工處理后，即可將氯化鈉包裹在多孔火成巖中，在瀝青混合料制備過程中，利用部分MFL 替代礦粉，進而降低瀝青混合料冰點，MFL 在混合料中的存在形式較穩定，并且不會對路面質量造成不良影響。MFL 的融雪機理如下：多孔結構中存有氯化鈉，在路面施工過程中，氯化鈉通過孔隙緩慢析出，首先進入混合料孔洞，其次再擴散至路面中，對路面冰雪發生相互作用，進而降低冰點，使冰雪首先轉化為液態水，最后再排出路面。在氯化鈉析出過程中，多孔結構材料的體積保持不變，因此不會對路面造成不良影響。

2.2.2 V-260 融雪過程

V-260 鹽化物為顆粒狀，其表面包裹一層油，在混合料拌和中，利用V-260 代替部分細集料，V-260 的加入量需控制在5%左右。冬季環境溫度比較低，而V-260 可被迅速激活，在滲透壓以及毛細管效應影響下，當車輛與路面相互摩擦時，V-260 即可析出，進而降低路面冰點。在路面壓縮、磨損以及振動等因素的影響下，V-260 可在路面的不同深度緩慢遷移至面層，然后與路面冰雪相互結合，進而降低冰點，促進冰雪融化。在路面潮濕、有水、有積雪情況下，路面層深度約5～10mm 處，V-260 是作為溶液存在于混合料的孔隙間和毛細管里當環境溫度不斷降低時，V-260 可通過空隙逐漸滲透至路面。如果路面干燥，則V-260中水分不斷蒸發，V-260 體積減小，進而退回至混合料孔隙之間以及毛細管中。

2.2.3 水泥固化鹽化物顆粒

與上述MFL 以及V-260 相比，水泥固化鹽化物顆粒的粒徑比較大，同時，在水泥包裹的影響下，水泥固化鹽化物顆粒強度較大，在混合料中容易受到路面所受壓力的影響，在壓力循環作用下，由壓力的不斷循環作用而慢慢破壞顆粒，使鹽化物漸漸暴露在混合料空隙中和路表面。在降雪季節，鹽化物逐漸溶出，有效促進冰雪融化[1]。

通過上述分析可見，MFL 以及V-260 和水泥固化鹽化物三種材料的融雪原理大致相同，但是融雪過程有一定差異。在MFL 以及V-260 和水泥固化鹽化物的實際應用中，均需先吸水，使不同材料中的有效成分逐漸溶出，溶液濃度增加。由于鹽化物中的有效成分是強電解質，所以溶液中的離子濃度也隨之增大。液體表面蒸汽壓下降，降低路面水的冰點，使冰雪不斷融化，達到融冰雪和延緩凍結的效果。

3 鹽化物自融雪路面施工工藝研究

3.1 混合料拌和

其一，在混合料拌和中需應用多種原材料，在原材料進場前，對各類原材料進行抽樣檢測，檢測合格后方可投入使用。對集料粒徑進行分析，并據此分別堆放在空地上，對于細集料，需增加棚蓋存儲避免雜物混入，對混合料拌和質量造成不良影響。

其二，在混合料拌和中，需選擇適宜的振動篩篩孔，及時排出超粒徑原材料，同時還應對拌和機進行檢查，避免在拌和過程中出現漏粉問題，同時對傳感器進行準確標定，保證拌和樓稱量結果準確性。

其三，在瀝青混合料拌和中，可應用間歇式拌和機，并控制拌和溫度。在改性瀝青混合料拌和中，需根據廠家建議控制拌和溫度，同時及時對溫度進行檢測，判斷其與設定值之間的差異。

其四，通過拌和操作，即可將鹽化物加入礦粉倉中，通過應用礦粉添加裝置，對原材料投放過程進行自動化控制。另外，也可采用人工投入方式，根據鹽化物投入量對拌和原材料用量進行控制。在將鹽化物加入拌和樓時，可能會造成其他原材料飛濺，因此，混合料拌和操作人員應佩戴防塵口罩、保護器具等[2]。對于大規模生產多采用礦粉添加裝置自動投放，生產效率較高。

其五，在瀝青原材料拌和中，需應用導熱油進行加熱處理，控制瀝青、礦料加熱溫度，確保在混合料拌和完成后能夠符合出廠溫度要求。

其六，在將鹽化物投入拌和樓后，需將濕拌時間控制在40s 以上。對混合料進行仔細觀察，為保證充分拌和，可適當延長拌和時間。另外，在拌和過程中，還需對混合料均勻性進行檢查，判斷是否有離析、冒煙等問題。

3.2 混合料運輸

其一，根據運輸距離確定自卸車輛數量，為保證卸料便捷性，在運輸車輛中，需安裝底板以及側板，在涂抹隔離劑后擦除剩余積液。在混合料中加入自融雪材料后，混合料的溫度會降低，因此在運輸過程中，應注意保溫措施，比如使用保溫防護材料，避免混合料溫度降低。

其二，在將拌和機中的混合料放入運輸車時，每堆放一定混合料后，需對運輸車位置進行適當調整，首先將混合料放置在車廂前部，然后再緩慢移動運料車，其次將混合料放在車廂后部，最后將混合料放入車廂中部，保證車廂中混合料堆放均勻，避免混合料出現離析現象。

3.3 混合料攤鋪

在混合料攤鋪施工過程中，應保證單幅一次性攤鋪成型。在選擇攤鋪機時，其應具備自動調節攤鋪厚度功能、自動找平功能、較大容量受料斗，同時還應具備振動熨平板以及振動夯實機械設備。在混合料攤鋪過程中，要求對標高、溫度、速度等進行控制。在鹽化物混凝土面層攤鋪完成后，在面層高程以及厚度控制中，可應用浮動基準梁進行調控，同時保證勻速攤鋪[3]。

3.4 碾壓控制

在混合料攤鋪完成后，要用鋼輪壓路機進行初壓和復壓，用膠輪壓路機進行終壓。施工時，壓實度管理標準要比通常的混合料高出2%。

在初壓階段需要注意，初壓溫度不低于160oC，鹽化物自融雪混合料散熱速度比較快，因此需適當縮短碾壓時間，為提升混合料壓實密度，應對攤鋪速度以及碾壓溫度進行有效控制。在路面攤鋪完成后，立即使用鋼壓路機靜壓2 遍，提升混合料穩定性。為了避免混合料溫度快速降低和控制鹽化物溶解速度，盡量不要在鋼輪碾壓輪和膠輪壓路機的輪胎上灑水，可使用少量的輕油替代。碾壓順序可從路面兩側向中間碾壓，從低處向高處碾壓，輪跡和路基中線之間應保持平行，同時相鄰碾壓帶應重疊輪寬的1/3～1/2。

在復壓施工階段，要求能夠達到工程方案所規定的壓實度標準，在初壓完成后立即進行復壓施工。

終壓可有效消除各類缺陷，同時提升面層平整度。在復壓完成后即可進行終壓操作。對于壓路機無法碾壓的區域，可采用手動熱夯、機動夯等方式進行碾壓處理，保證路面密實度。

3.5 接縫處理

在路面壓實完成后，如果接縫位置混合料溫度比較低，無法達到碾壓溫度要求，則可利用加熱器進行加熱處理，確保能夠達到碾壓溫度[4]。

4 自融雪路面發展方向及技術建議

我國在自融雪路面方面的研究起步較晚，自融雪路面形式比較少，一般采用熱拌瀝青混合方式?，F階段，在自融雪路面研究中，依然沒有形成完善的評價體系，僅可依據現有規范進行評估，對此，在自融雪路面未來發展中，可關注以下幾點：

其一，在自融雪路面施工中，增加融雪劑的應用方式，比如在再生瀝青混合料中應用融雪劑，在霧封層中應用融雪劑。

其二，與傳統路面施工方式相比，自融雪路面施工成本投入比較低，因此，為降低施工成本，還應加快研究自融雪路面產品，降低融雪劑使用成本。

其三，在自融雪路面施工中，為了能夠對路面融雪耐久性進行準確評價，同時還應綜合考慮融雪劑應用效果。

其四，在橋梁工程施工中應用自融雪路面施工技術，需對鹽化物對于水泥混凝土結構以及鋼筋材料的影響進行評估分析。

其五，在道路工程施工中，上表層厚度一般為4cm左右，如果瀝青混合料內部含有融雪劑，則融雪劑有效成分很難析出，無法達到理想的融雪效果，因此，還應針對這一問題進行深入研究。

其六，在自融雪路面施工完成后，內部融雪劑不斷析出，與此同時，孔隙率顯著降低，可能會對瀝青混合料性能造成不良影響，因此，需對自融雪路面混合料進行優化設計。

5 結語

綜上所述，主要對鹽化物自融雪路面現狀與發展方向進行了詳細探究。冬季降雪季節，路面積雪凍結問題嚴重，不僅會影響行人行車安全，同時還會對路面質量造成不良影響。傳統除雪化冰技術不僅應用成本較高，還對生態環境以及路面質量造成不良影響，對此，可應用自融雪路面施工技術。而在自融雪路面的實際應用中，應用形式單一，相關研究比較少，因此，為推廣利用自融雪路面技術，還應對自融雪路面進行深入研究，豐富融雪劑在自融雪路面中的應用形式，加強對低廉融雪劑產品的研發，促進自融雪路面不斷發展。