水泥混凝土路面除冰雪技术研究

张一凡

摘 要：目前，路面除冰雪常采用机械或撒融雪剂等方式，但此类方法很难达到快速清除效果，尤其是撒融雪剂，还会造成环境污染、腐蚀路面等危害。因此，如何做到高效除雪、安全环保成为了亟待解决的难题。本文在全面了解常用的几种除冰雪方法的基础上，提出了蜡制养护剂方案，希望通过蜡制养护剂的隔离作用，形成疏水涂层，达到良好的除冰雪效果。

关键词：水泥混凝土路面;除冰雪;隔离作用

中图分类号：U416.216 文献标识码：A

0 引言

冬季严寒，尤其是北方地区，温度多在0℃以下，路面结冰、积雪将会严重影响交通通行的安全性。水泥混凝土路面是公路建设的主要路面形式，一旦出现积雪结冰情况，极易产生交通事故。为了解决冰雪问题，路面融雪化冰常采用撒布融雪剂、人工及机械处理等等方式，但是这些方法都不甚理想。在水泥混凝土路面养护当中，蜡制养护剂不仅可以用于路面养护，还可以当做水泥混凝土路面面层和贫混凝土基层的隔离剂。基于蜡制养护剂的隔离作用，将其均匀喷涂于水泥混凝土路面，将会形成一层疏水涂层，进而起到除冰雪的作用。

1 路面除冰雪常用方法

1.1 撒布融雪剂和砂石材料

1.1.1 撒布融雪剂

目前，国内最常见的路面除冰雪方法为撒布融雪剂，主要分为2大类，即盐类、醇类。通过这种化学药剂，可以降低冰雪融点，促使冰雪快速融化，从而实现清理积雪、结冰情况。但是这种情况方法存在一个很大的弊端，即融冰化雪的效率不高，且会严重腐蚀路面，污染土壤、水域等环境。此外，醇类融雪剂在路面除冰雪当中对温度极为敏感。一旦环境温度下降严重，将会产生反结冰情况，也就是说被融化的积雪将会产生再次冻结的现象，这种情况下，路面抗滑能力更差，产生事故的可能性大大增加。

1.1.2 撒布砂石材料

将砂、石屑、砂盐混合物撒布到冰雪覆盖的路面，能够大幅提升路面的摩擦系数，其优点在于2点，其一，通过撒布砂石材料，将会导致冰雪层冻结强度不均匀;其二，在冰雪层当中砂石的存在将会导致雪不易被压实，实现抗滑的效果。目前，这种除冰雪方法因其经济、环保等优势，在国内外得到了广泛应用。

1.2 人工和机械除雪

人工和机械除雪是紧急除雪的常用方法，但相比而言，人工除雪效率低、速度慢，在恢复交通方面存在一定问题，多用于小路清理或小区道路清理。而机械除雪相对速度较快，且可快速完成大量工作任务，但极易破坏路面，且成本高。常见机械除雪设施包括：铲冰雪机械、吹雪机械及兼具撒布融雪剂和铲雪功能的机械等。在大雪量和结冰前，可采用机械铲冰雪机械进行大面积清理。在厚度较薄未碾压的积雪路面，可采用吹雪机械清理。

1.3 热力融冰雪

热力融冰雪是指通过热水、燃气等形成的热量促使冰雪融化。比如热水喷洒法;融雪剂喷洒法等等。虽然此类除冰雪法效果良好，但会产生大量的融雪液体，比如水等，当水下渗到路面基层，很可能产生水损害，进而危害路面结构质量。目前，还可采用天然气等新型热源加热、燃烧冰雪，相比之下，这种热力融冰雪更便捷、效率更高，但是能源消耗大，且会造成环境污染。

1.4 蜡制养护剂

一般可通过2种途径达到路面除冰雪的效果，第一，减小路面和冰层附着力;第二，改变路面和冰层之间的层间连续状态，在受到冲击荷载时，冰层极易破碎。

在水泥混凝土路面喷洒蜡制养护剂，可形成一层疏水涂层，不仅能够有效减少水分下渗，还能降低路面结冰后冰层和路面间的粘附作用，从而达到防覆冰效果，这样更便于清理冰雪，大幅提升了机械除冰雪的效率。

2 工程概况

某公路工程为水泥混凝土路面，所处地形海拔较高，年平均气温相对较低，冬季降雪多，路面常常出现结冰积雪情况。为了保证车辆通行安全，必须做好路面除冰雪工作。结合当地实际情况，本文提出了喷涂蜡制养护剂的施工方案，据大量实践证明，路面喷涂蜡制养护剂之后，可大幅减小形成覆冰的可能性，随后利用机械除雪除冰，将大大提升机械施工效率。此外，相比其他除冰雪方法，喷涂蜡制养护剂还具有成本低、环境友好、不损害路面等优势。

3 蜡制养护剂的隔离作用

在水泥混凝土路面除冰雪当中，采用喷涂蜡制养护剂施工方法，其主要运用的是蜡制养护剂的隔离作用。蜡制养护剂内的乳化蜡为多相分散体系，所制作的乳化蜡属于微小的蜡粒分散在水当中的乳液，此类乳化蠟也被叫做水包油型乳化蜡。在贫混凝土基层当中，作为隔离层材料，乳化蜡可以大幅减小基层和面层的粘结作用，降低层间摩擦力，避免或控制形成薄弱过渡层。其隔离作用主要体现在以下几点：

（1）减少水泥粘合作用。按照粘合作用原理，表面粘合主要形式分为2种，第一，化学粘合;第二，物理粘合，当表面粗糙程度越高，物理粘合作用越大，相反，则越小。但是在使用当中多以化学粘合为主，在粘合破坏时，也以化学破坏最为突出。在蜡制养护剂当中，石蜡分子极性极小，化学粘合作用不大，当其介入混凝土表面后，将会严重破坏混凝土之间的粘合作用，因此，蜡制养护剂可以作为隔离材料降低水泥粘合效果。

（2）强化润滑作用，减弱层间摩阻力。据相关研究表明，基层表面构造深度<0.3 mm，喷涂蜡制养护剂之后，将大幅降低其摆式摩擦因数，降低幅度可达到40%左右，同时也会降低其滑动摩擦因数。作为一种润滑剂，石蜡当中的分散相粒径很小，不超过1.5 μm。基于此，在基层和面层之间蜡制薄膜层具有良好的润滑效果，相比其他隔离层，润滑是蜡制养护剂的独特性及优势。

（3）减小薄弱过渡层形成的可能性。在路面结构当中，加铺的水泥混凝土面层和基层之间的界面是一个相对复杂的结构薄层，也被称为结构过渡区域，是路面结构的薄弱环节。在亲水的基层表面，乳化蜡可以形成一层憎水膜，并介入基层表面毛细孔隙，有效防范面层施工过程中水泥浆渗入基层，减小薄弱过渡层形成的可能性。

（4）防水作用。基于乳化蜡憎水性的特征，蜡制养护剂也可当做是一种良好的防水材料。因此，在水泥混凝土路面施工中，采用蜡制养护剂作为隔离层材料，还具有良好的防水功能。

4 水泥混凝土路面除冰雪中蜡制养护剂的应用要点

4.1 施工要点

在水泥混凝土路面除冰雪当中，为了提高机械清除的效率，可以在水泥混凝土表面喷涂蜡制养护剂，促使表面固化成膜形成一层疏水涂层。本文以某水泥混凝土路面为例，0.6 mm为路面平均构造深度。按照室内试验结果及综合考虑本路段的交通流量、降雪量等情况，决定喷洒量定为0.3±0.1 L/m2。

喷涂前，要保证基层完全硬化，并清理干净其表面。喷洒过程中，要确保喷洒均匀，用量充足，不得出现漏喷等情况。喷洒之后，确保表面为白色液面覆盖。

蜡制养护剂喷洒以后，间隔时间达到4 h～6 h，可在表面泼洒水，若呈水珠状滚动，则表面已成膜。若水泥混凝土路面内渗入水，且迅速被吸收，表明存在漏喷、喷洒量不足等情况，这种情况下需及时补喷。

待完成上述施工作业后，可根据质量检测方法进行检测，若呈水珠状滚动，表明疏水性能良好。即可开放交通。随后再次进行一次试验检测，发现路面的疏水性能仍较为良好，表明涂层的疏水效果具有一定长效性。

4.2 工后性能检测

喷涂蜡制养护剂后，为了验证路面的抗滑性能，分别对喷涂前后的构造深度、路面摆值（BPN）进行了测定，所得结果如下：

由此可见，相比未喷涂蜡制养护剂前，路面的构造深度略有下降，但下降幅度不大，基本下降了0.06 mm。说明喷涂疏水涂层之后，基本上不会影响路面构造深度。

通过喷涂前后的路面摆值可见，喷涂蜡制养护剂之后，路面的摆值有所下降，究其原因在于涂层具有疏水功能，降雨后将会出现水膜，很大程度上不利于路面抗滑性能作用的发挥，但是通过溶液含固量和喷洒量等合理控制，仍可满足除冰雪的规定。

此外，针对喷涂蜡制养护剂14d后又进行了一次摆值测定，结果为58.7 BPN，路面摆值又有所提升，经分析可知，在行车荷载和自然环境作用下，路面抗滑涂层存在一定磨损。但喷涂蜡制养护剂时溶液已完全渗透到路面集料空隙，已成膜。即便是在多種因素作用下，路面的疏水性能仍存在，说明路面涂层的疏水性能具有一定长效性。

5 结束语

综上所述，降雪结冰对路面行车安全影响很大，也是道路安全事故多发的直接原因。及时清除结冰积雪现象，可有效提升车辆行车的安全性。蜡制养护剂在水泥混凝土路面除冰雪当中的应用，可以起到良好的隔离作用，加快机械除冰雪的效率，减少对路面、环境等方面的伤害，且具有经济性。因此，在水泥混凝土路面除冰雪当中应大力推广及应用蜡制养护剂，以期全面提升道路安全。

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