浅析国内外抑冰融雪技术发展历程

程维

摘要：冬季冰雪天气经常导致交通事故发生，不仅造成大量财产损失，还严重影响人民的生命安全;针对此类问题，国内外研究出各类解决方法和途径，可分为被动抑制技术和主动抑制技术，主动抑制技术为该领域的主要研究方向，目前国内对此研究逐步深入，并取得一定成就。

关键词：抑冰融雪技术;被动抑制技术;主动抑制技术;除冰雪

1被动抑制技术

被动抑制技术，是指当冰雪即将来临时所采取的一种人为控制的除冰除雪方式，是一种处于被动的除冰除雪方式。这种方法主要可以分为清除法、化学消融法和物理消融法三大类。

1.1物理清除法

清除法可分为人工清除法和机械清除法两大类[1]。人工清除法，是通过人工方法清楚路面凝冰和积雪;这种方法对冰雪清除较为彻底，应用范围广，但效率低、费用高，且作业时影响车辆通行及行车安全，不能长时间作业。机械清除法又可细分为机械铲雪和机械吹雪两类。机械铲雪适合雪量较大、结冰之前大面积清除作业。机械吹雪适用未经碾压过的厚度较薄的路面积雪，通常只适用于机场等便于管理的较小范围内的积雪。

1.2化学消融法

化学消融法，主要是向路面撒布一定量的防冻结化学材料，以降低结冰点，使路面冰雪溶化或者降低路面结冰程度。常用融雪材料有主要有非食用盐、氯化钙、钾盐渣、醋酸盐等。由于氯盐类融雪剂融化冰雪效果好、价格便宜，多数国家仍主要使用氯盐类融雪剂。

1.3物理消融法

物理消融法，是利用高温介质与积雪或者凝冰接触，通过二者之间的温度差产生热传递，从而将积雪与凝冰的温度提高到熔点以上转化成流动水排走。物理消融法主要有，洒水消融法、地热管法、流体加热法等[2]。洒水消融法适用于面积小，排水性能好的场所，融化的冰水必须迅速排走，否则容易再次结冰，导致更为严重的交通事故。地热管法是通过管道将地热传到地表面来融化冰雪，但是建造和安装加热管道比较复杂，耗费时间较长。流体加热法是采用自然的热水源或存储的太阳能来进行加热的方法。

2主动抑制技术

主动抑制技术是指利用路面特殊的力学特性或构造特性，通过行驶车辆反复作用，无需其他人为辅助自发完成清除路面凝冰或改变冰雪的状态从而达到改善交通的功能。主动抑冰融雪的技术可以分为物理类和化学类。

2.1化学类

化学类抑冰融雪技术，主要是通过在沥青混合料中加入一种或者多种除冰盐，通过车辆荷载的反复碾压作用和毛细管压力，除冰盐溶液通过空隙从路面内部慢慢释放到道路表面，从而达到抑冰融雪的目的。

Mannesmann公司在1979年，通过将铝土矿废渣、NaCl、CaCl2、聚氨酯泡沫塑料、有机硅化合物、石英粉等原料混合经过有机硅疏水处理，并充分研磨，采用工業副产品制备出颗粒状的抑冰融雪材料。

Kaemereit Wilhelm等人在1992年，采用水泥、NaCl、KCl、水等原料，通过一定的制备工艺，制备出粉体粒径不大于0.5mm，细集料粒径不大于1mm的含盐颗粒。

瑞士Verglimit公司在1993年，将CaCl2表面包裹憎水剂，制成V-260，并以外加剂形式添加于沥青路面当中。V-260具有良好的温度稳定性，并且抑冰融雪的效果较好，但成本较高。

1994年，日本研究者采用沸石，并在其孔隙中载有NaCl或CaCl2抑冰融雪材料，并采用水溶性树脂进行憎水处理，制得具有骨架支撑作用的Mafilon。

1998年，Sato Kazuo、Kikuchi Kazutomo将天然沸石、碱石灰粉、牡蛎壳粉、干盐和粘土五种粉末均匀混合后，经过一系列高温煅烧，制得具有抑冰融雪功能的除冰剂。

我国在化学类抑冰融雪材料的研究较少，并且起步较晚。自2008年开始，我国使用的抑冰融雪材料主要为瑞士Verglimit和日本的Mafilon两种产品[3]。随着对化学类抑冰融雪材料的逐渐研究，我国成功研发出中交抗暗冰、Ice Bane等产品，并成功铺设试验路段[4]。

2.2物理类

物理类抑冰融雪技术的研究集中在两方面，分别是粗糙路面技术和嵌入高弹性材料技术。粗糙路面技术，是通过新建或加铺构造深度极大的路面抗滑磨耗层，以弥补凝冰所形成的薄冰层对构造深度造成的损失，提供足够的路面抗滑能力，降低凝冰对路面行车安全的影响，并通过较大的内部集料间隙和表面提供顺畅的排水通道，使路面抗滑能力在道路产生凝冰时得以较好的保持。

日本是最早运用粗糙路面技术进行抑冰融雪可行性研究的国家之一，Masuyama Yoshinari在1985年通过将抑冰融雪技术与透水性路面结合，开发了一种融雪透水性水泥路面。该路面具有10-1cm/s的透水系数，15%以上路面空隙率。

我国也在90年代末开始对嵌入高弹性材料进行了相应的研究，开始了废旧轮胎橡胶颗粒沥青混凝土研究，对橡胶颗粒沥青路面路用性能研究发现，掺加橡胶颗粒的沥青混凝土具有除冰可行性。哈尔滨工业大学周纯秀博士[5]在2006年，先后对橡胶颗粒的技术性质、橡胶颗粒沥青混合料的成型工艺、抑冰融雪性能进行系统研究，并通过试验路段检验了研究的性能。

3结语

目前抑冰融雪技术主要分为被动抑制技术和主动抑制技术，但并没有一种通用且可大规模推广使用的除冰雪方法，只能根据各地遇到实际情况，采取因地制宜的措施，多方法、多途径相结合从而达到除冰雪目的，减少因冬季道路冰雪造成的交通事故。主动抑制技术为该领域的主要研究方向，并且国内在这方面的研究已逐步深入，并取得一定的研究成果。

参考文献：

[1]李冠峰，李蕾，宋乐，刘晓宇.道路除冰融雪技术探讨[J].中国公路，2013（22）：126-127.

[2]苗广营，沈建青，仲玮年.沥青路面除冰雪技术研究进展[J].筑路机械与施工机械化，2019，36（09）：18-22.

[3]凡涛涛.盐化物抗冰冻沥青混合料路用性能应用研究[D].浙江理工大学，2015.

[4]杜建訸，豆怀斌，刘壮状.自融雪沥青路面在山西省太阳高速公路中的应用[J].公路交通科技（应用技术版），2014，10（04）：40-42.

[5]周纯秀.冰雪地区橡胶颗粒沥青混合料应用技术的研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2006.