公路养护中的冬季除冰和融雪技术

公路养护中的冬季除冰和融雪技术

靳忻月

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摘要：随着交通行业的不断发展，公路是现代交通的重要组成部分，对公众出行、经济发展和社会繁荣起着不可替代的作用。然而，随着时间的推移和车流量的增加，公路逐渐受到疲劳、老化、环境等多种因素的影响，导致了路面裂缝、变形和功能下降。为了保障公路正常运营和使用寿命，公路养护技术应运而生。本文旨在深入研究公路养护技术的应用与发展，以提高公路的使用寿命和安全性，并降低养护成本。道路融雪除冰技术分为主动式和被动式，被动式主要有机械法和融雪剂法，主动式主要有弹性路面铺装、能量转化型、自融式和涂层技术等。

关键词：公路养护；冬季除冰；融雪技术

引言

冬季降雪天气，因积雪结冰干线公路路面将变得湿滑，从而影响车辆行驶速度，甚至造成交通拥堵或严重的交通事故。传统的道路除冰融雪方式均存在不同程度的缺陷，如机械铲雪劳动强度大、除冰雪效率低，而铺砂撒盐后期会严重损坏路面及沿线设施。因此，开展高效、环保的主动除冰融雪技术已成为行业关注的重点。低表面能缓释型融雪除冰涂层是一种缓释型三组分路面除冰雪涂料，其特点为性能高效、耐久，且具有极强的施工操作性。在提高路面除冰融雪效果的同时，还具有预防性养护功能，可减少养护成本，是目前大力推广的一种环保型除冰融雪技术。

1常用除雪融冰技术类型

1.1被动除冰融雪技术

在冬季路面积雪清理时，最常见的人工清理、机械铲雪、化学融雪都可归纳到被动除冰融雪类型。在上述3种除冰融雪方式中，清除效果最好的为人工清理，但具有劳动强度大、施工效率低等缺陷，有时候为了保障施工人员的生命安全，往往要封闭交通，将严重影响道路正常通行。其次，机械铲雪。一般利用铲雪车通过推移、刷扫、铲堆等途径进行清理，但在破坏冰雪的过程中，亦会损坏路面表层，常见的有划痕、裂缝等，进而引发路面病害，甚至缩短路面使用寿命。

1.2主动除冰融雪技术

主动除冰融雪技术是指通过道路自身特性，与各类能源结合，如热能、电能等，主动预防道路表面积雪产生。目前，最常见的主动除冰融雪技术包括能量转化型融雪、自融式沥青路面、除冰融雪路面涂层等。能量转化型融雪，如太阳能加热法等，这些除冰融雪技术前期成本过高，且短期内效果不甚理想。自融式沥青路面是指将适量自融雪外加剂掺加到沥青混合料内，来达到路表冰点下降的目的。

2公路养护技术的重要性

首先，随着车辆数量的增加和道路使用频率的提高，公路的磨损、老化和损坏问题日益突出。如果不及时进行养护，道路表面的裂缝、坑洞等缺陷会给驾驶员带来安全隐患，甚至可能引发交通事故。而采用科学、专业的养护技术，可以及时修复道路缺陷，提高道路的平整度和抗滑性，减少交通事故的发生。其次，公路养护技术有助于提高道路的舒适度。道路表面的坑洼、不平整会给车辆和乘客带来颠簸和不适，影响驾驶员的驾驶体验和乘客的舒适感。采用公路养护技术对道路进行及时修复和维护，可以消除坑洼、提升道路平整度、改善行车舒适性，为驾驶人员和乘客创造更好的行车环境。最后，公路养护技术有助于延长公路使用寿命。公路的建设和养护是巨大的投资，延长公路的使用寿命可有效降低交通基础设施的运营成本。通过定期检测、维护和保养，可及时发现和修复公路上的损坏和缺陷，防止其进一步扩大和加剧，延缓公路老化速度，延长公路的使用寿命，提高经济效益。

3不同环境下的结冰原理

3.1空中环境结冰

空中环境结冰最主要的原因是内部含有过冷水滴的云，结冰程度主要受云中液态水含量、水滴的平均有效直径和环境温度的影响。结冰过程通常是大量不稳定的过冷水滴沿着气流轨迹冲击表面随后异相成核，其中能量较低的水滴迅速结冰，能量较高的水滴会沿着表面顺流而下，直至能量耗尽冻结。

3.2陆地环境结冰

陆地环境结冰最主要的原因是雨雪引起的降水结冰，冰的形成速率主要取决于降水速度、风速和温度。降水结冰可分为两类：(1)当较强的冷空气遇到暖湿气流时，雨落在低于0℃的冷表面后会形成冻雨，其密度大，冰粘附强度高；(2)当气温在-3~0℃之间时，雪会呈微液态粘附在表面上，形成湿雪，最初很容易清除，一旦冻结后便清除困难，显示出极高的粘附强度。此外，水蒸气在冷表面上凝华导致的结霜以及云内过冷水滴冲击表面也可导致陆地环境下的结冰。

3.3海洋环境结冰

海洋环境结冰最主要的原因是海水浪花导致的结冰，占比高达90%以上，次要原因是降雨、降雪及大雾等引发的大气结冰。浪花的来源有两个方面：(1)主要的来源是由于海浪冲击而产生的浪花，激起的水滴会与空气进行热交换，形成冰晶附着在表面上，且随着海浪连续的冲击，结冰逐渐积累，长期情况下会对表面结构造成严重损害；(2)次要的来源是在有风的条件下由于气流作用而产生的浪花。浪花造成的结冰程度受很多因素影响。

4公路养护中冬季除冰和融雪技术的应用

4.1表面防/除冰技术

减少表面冰的形成和积聚的技术主要分为防冰和除冰两种，防冰就是抑制和延缓表面结冰的过程，除冰则是促进表面已形成的冰层脱落和剥离。但这两个概念并不完全对立，有些技术在一定程度上可以同时兼具防冰和除冰功能，目前大多数研究者提及冰在表面上的减少时，一般统称为防/除冰。主动防/除冰技术通过机械法、加热法和化学法等，利用外部输入的能量来防止表面冰的形成或移除已形成的冰。

4.2电容式传感器结冰探测

电容式传感器以电容器作为传感元件，产生的电场会围绕探头向外辐射。由于电容与物质的介电常数成正比，因此在结冰前后，带电探头表面与电场相互作用会不同，可通过电容值的变化来探测冰的形成和生长。逐渐引入的水滴会在传感器表面首先形成水膜，随着时间的推移，温度降低，电容迅速增加，最终达到峰值，此时表面开始结冰。而由于环境湿度的不同，电容饱和温度(即结冰温度)会随着湿度的增加而降低。伴随着冰的成核和生长，电容开始波动下降直至完全结冰。最后，积冰的融化会再次形成水膜，导致电容的第二次增加。

4.3机械除冰雪

机械除冰雪法原料生产阶段、拌合阶段、运输阶段、摊铺碾压阶段分析结果与电缆加热路面其过程一致，故此部分不再进行详细分析。详细分析机械除冰雪的除冰雪过程的环境影响，除雪车工作过程产生的污染物排放是由于消耗的柴油产生的，因此分析除雪车工作过程的油耗即可得出此阶段产生的污染物。由于不同车型的除雪车的燃油消耗不同，在具体的实施案例中，可以采用具体的设备参数进行计算。根据除雪车的燃油消耗以及作业速度，结合柴油的环境排放清单，得到除雪车工作过程产生的污染物。

结语

公路养护技术在现代交通建设和运营中起着至关重要的作用。通过合理应用养护技术，能够保障公路的安全性、舒适性和可靠性，提高交通运输效率，促进经济社会的发展。而传统的撒布融雪剂方式，又会腐蚀路面及相关设施，环境污染问题严重。为了更好地解决冬季冰雪阻路问题，低表面能缓释型融雪除冰涂层得到了大力推广，此项技术操作简单、除冰雪效果显著，且具有良好的经济效益和环保效益。

参考文献

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