淺析國內外抑冰融雪技術發展歷程

程維

摘要：冬季冰雪天氣經常導致交通事故發生，不僅造成大量財產損失，還嚴重影響人民的生命安全;針對此類問題，國內外研究出各類解決方法和途徑，可分為被動抑制技術和主動抑制技術，主動抑制技術為該領域的主要研究方向，目前國內對此研究逐步深入，并取得一定成就。

關鍵詞：抑冰融雪技術;被動抑制技術;主動抑制技術;除冰雪

1被動抑制技術

被動抑制技術，是指當冰雪即將來臨時所采取的一種人為控制的除冰除雪方式，是一種處于被動的除冰除雪方式。這種方法主要可以分為清除法、化學消融法和物理消融法三大類。

1.1物理清除法

清除法可分為人工清除法和機械清除法兩大類[1]。人工清除法，是通過人工方法清楚路面凝冰和積雪;這種方法對冰雪清除較為徹底，應用范圍廣，但效率低、費用高，且作業時影響車輛通行及行車安全，不能長時間作業。機械清除法又可細分為機械鏟雪和機械吹雪兩類。機械鏟雪適合雪量較大、結冰之前大面積清除作業。機械吹雪適用未經碾壓過的厚度較薄的路面積雪，通常只適用于機場等便于管理的較小范圍內的積雪。

1.2化學消融法

化學消融法，主要是向路面撒布一定量的防凍結化學材料，以降低結冰點，使路面冰雪溶化或者降低路面結冰程度。常用融雪材料有主要有非食用鹽、氯化鈣、鉀鹽渣、醋酸鹽等。由于氯鹽類融雪劑融化冰雪效果好、價格便宜，多數國家仍主要使用氯鹽類融雪劑。

1.3物理消融法

物理消融法，是利用高溫介質與積雪或者凝冰接觸，通過二者之間的溫度差產生熱傳遞，從而將積雪與凝冰的溫度提高到熔點以上轉化成流動水排走。物理消融法主要有，灑水消融法、地熱管法、流體加熱法等[2]。灑水消融法適用于面積小，排水性能好的場所，融化的冰水必須迅速排走，否則容易再次結冰，導致更為嚴重的交通事故。地熱管法是通過管道將地熱傳到地表面來融化冰雪，但是建造和安裝加熱管道比較復雜，耗費時間較長。流體加熱法是采用自然的熱水源或存儲的太陽能來進行加熱的方法。

2主動抑制技術

主動抑制技術是指利用路面特殊的力學特性或構造特性，通過行駛車輛反復作用，無需其他人為輔助自發完成清除路面凝冰或改變冰雪的狀態從而達到改善交通的功能。主動抑冰融雪的技術可以分為物理類和化學類。

2.1化學類

化學類抑冰融雪技術，主要是通過在瀝青混合料中加入一種或者多種除冰鹽，通過車輛荷載的反復碾壓作用和毛細管壓力，除冰鹽溶液通過空隙從路面內部慢慢釋放到道路表面，從而達到抑冰融雪的目的。

Mannesmann公司在1979年，通過將鋁土礦廢渣、NaCl、CaCl2、聚氨酯泡沫塑料、有機硅化合物、石英粉等原料混合經過有機硅疏水處理，并充分研磨，采用工業副產品制備出顆粒狀的抑冰融雪材料。

Kaemereit Wilhelm等人在1992年，采用水泥、NaCl、KCl、水等原料，通過一定的制備工藝，制備出粉體粒徑不大于0.5mm，細集料粒徑不大于1mm的含鹽顆粒。

瑞士Verglimit公司在1993年，將CaCl2表面包裹憎水劑，制成V-260，并以外加劑形式添加于瀝青路面當中。V-260具有良好的溫度穩定性，并且抑冰融雪的效果較好，但成本較高。

1994年，日本研究者采用沸石，并在其孔隙中載有NaCl或CaCl2抑冰融雪材料，并采用水溶性樹脂進行憎水處理，制得具有骨架支撐作用的Mafilon。

1998年，Sato Kazuo、Kikuchi Kazutomo將天然沸石、堿石灰粉、牡蠣殼粉、干鹽和粘土五種粉末均勻混合后，經過一系列高溫煅燒，制得具有抑冰融雪功能的除冰劑。

我國在化學類抑冰融雪材料的研究較少，并且起步較晚。自2008年開始，我國使用的抑冰融雪材料主要為瑞士Verglimit和日本的Mafilon兩種產品[3]。隨著對化學類抑冰融雪材料的逐漸研究，我國成功研發出中交抗暗冰、Ice Bane等產品，并成功鋪設試驗路段[4]。

2.2物理類

物理類抑冰融雪技術的研究集中在兩方面，分別是粗糙路面技術和嵌入高彈性材料技術。粗糙路面技術，是通過新建或加鋪構造深度極大的路面抗滑磨耗層，以彌補凝冰所形成的薄冰層對構造深度造成的損失，提供足夠的路面抗滑能力，降低凝冰對路面行車安全的影響，并通過較大的內部集料間隙和表面提供順暢的排水通道，使路面抗滑能力在道路產生凝冰時得以較好的保持。

日本是最早運用粗糙路面技術進行抑冰融雪可行性研究的國家之一，Masuyama Yoshinari在1985年通過將抑冰融雪技術與透水性路面結合，開發了一種融雪透水性水泥路面。該路面具有10-1cm/s的透水系數，15%以上路面空隙率。

我國也在90年代末開始對嵌入高彈性材料進行了相應的研究，開始了廢舊輪胎橡膠顆粒瀝青混凝土研究，對橡膠顆粒瀝青路面路用性能研究發現，摻加橡膠顆粒的瀝青混凝土具有除冰可行性。哈爾濱工業大學周純秀博士[5]在2006年，先后對橡膠顆粒的技術性質、橡膠顆粒瀝青混合料的成型工藝、抑冰融雪性能進行系統研究，并通過試驗路段檢驗了研究的性能。

3結語

目前抑冰融雪技術主要分為被動抑制技術和主動抑制技術，但并沒有一種通用且可大規模推廣使用的除冰雪方法，只能根據各地遇到實際情況，采取因地制宜的措施，多方法、多途徑相結合從而達到除冰雪目的，減少因冬季道路冰雪造成的交通事故。主動抑制技術為該領域的主要研究方向，并且國內在這方面的研究已逐步深入，并取得一定的研究成果。

參考文獻：

[1]李冠峰，李蕾，宋樂，劉曉宇.道路除冰融雪技術探討[J].中國公路，2013（22）：126-127.

[2]苗廣營，沈建青，仲瑋年.瀝青路面除冰雪技術研究進展[J].筑路機械與施工機械化，2019，36（09）：18-22.

[3]凡濤濤.鹽化物抗冰凍瀝青混合料路用性能應用研究[D].浙江理工大學，2015.

[4]杜建訸，豆懷斌，劉壯狀.自融雪瀝青路面在山西省太陽高速公路中的應用[J].公路交通科技（應用技術版），2014，10（04）：40-42.

[5]周純秀.冰雪地區橡膠顆粒瀝青混合料應用技術的研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2006.