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冬季道路除冰融雪方法的改进和发展方向

作者: 文章来源:市城管局 发布时间: 2018-12-28 字体:【】【】【

    冬季道路除冰融雪不能只是依靠清洁工人采用人工除冰铲雪,或者用机械除冰铲雪方式。交通管理部门更多的是用工业盐“融雪剂”。也就是通过在路面上撒布化学药剂来降低冰雪融点,使冰雪融化,进而清除积雪和积冰。国内外常用的融雪剂主要有醇类和盐类。

    醇类融雪剂的除冰效果受环境温度影响较大,并可能发生反结冰现象,即一旦环境温度下降,被融化的积雪会再次冻结成冰,使路面更滑,交通事故率更高。如果环境温度过低或降雪量过大,醇类融雪剂自身将很难快速溶解、融化,必须借助车辆轮胎的碾压作用,所以融冰雪效果差,导致综合成本大幅度升高。

    盐类融雪剂一般都存在腐蚀性,易腐蚀、破坏道路结构和机动车辆,还会对土壤、水体和大气等造成污染,破坏生态环境。有报告指出,在每年使用1000万吨盐类融雪剂的情况下,会对道路、车辆造成29~59亿美元的损失,对停车场造成0.75~1.5亿美元的损失,导致5~10%的植物病变甚至枯死。因此,近年来人们不断开发生物降解型融雪剂等环保型融雪剂。

    其他常用的被动抑制路面积雪结冰技术包括:人工清除法,虽然对冰雪清除较彻底,但效率低,费用高,作业时影响车辆通行及行车安全,一般适用于雪量较小或重点难点路段的冰雪清除;撒布砂石材料法,即在冰雪路面上撒布一定粒径的砂石材料,来提高冰雪路面的摩擦系数,但通常要配合化学除雪剂的使用才能达到较好的效果;机械清除方法,分为机械铲冰雪和机械吹雪,前者适合于雪量较大、结冰之前的大面积清除作业,后者适用于机场等未经碾压过的厚度较薄的路面积雪;热力融冰雪方法,如喷洒热水法、发热电缆法,往往耗能较大。

    主动融雪技术则主要是通过路面的特殊功能来实现除冰融雪,包括自应力弹性路面铺装技术、导电铺面融冰雪技术、能量转化型融冰雪技术等。

    自应力弹性路面铺装技术是通过在路面铺装材料内添加一定量的弹性颗粒材料,改变路面与轮胎的接触状态和路面的变形特性,利用弹性材料局部变形能力较强的特性,通过路面在外荷载作用下产生的自应力,使路面冰雪破碎、融化,从而有效抑制路面积雪和结冰。此技术中的弹性材料一般是由废旧轮胎加工而成的橡胶颗粒,这不但可以有效提高路面的除冰雪能力,提高道路安全性能和运输效率,而且为废旧弹性材料的回收利用提供了科学、合理的新途径,利于环境保护,节省资源。

    导电铺面融冰雪技术是在路面铺装材料中掺入聚合物类、碳类或金属类导电掺合料,使高绝缘性的路面铺装材料具备热和电的感知和转换能力,将电能转变为热能,热能通过铺面材料与冰雪的接触面向上传导,冰雪吸收热量后温度逐渐升高,实现除冰融雪,但该方法耗能较大,也可以采用风能和太阳能结合方式替代电能。  

    能量转化型融冰雪技术是通过能量转化设备,将其他形式的能量转化为热能,达到融雪化冰的目的,可以利用的能量主要有工业电能、太阳能和地热等多种能量。该项技术可以提高能源利用率,而且清洁环保,适合机场、桥面和高速公路等局部路段的需要。由于受能量来源的限制,利用土壤源热泵技术的融冰雪技术正逐步成为研究热点。土壤源热泵融冰雪技术是在路(桥)面内埋置热管,利用土壤源热泵,经地下换热器从地下提取热土壤中的低位热能,经热泵提升后,通过水泵把温度较高的流体输送到路(桥)面内的排管里面。高温热流体在排管内流动时,把热量通过对流换热方式,传入路(桥)面。当路(桥)面的温度达到0℃以上时,其表面上的冰雪就会融化,从而达到融雪化冰的需要。

    其实不用这么麻烦,取消水泵改用地热和空气热能,大家都知道地下室比室外温度高,只需要沿公路每公里设置可以制造和储存热能的地下设备,按合理间距在公路范围布置喷热点、间歇性提高路面温度不结冰就可以解决问题。

    一句话:就是给公路加装“热风扇”或者“保温板”的方法除冰。或者在沥青混凝土层底部铺设加热和导热的网格状附加层(类似于钢塑土工格栅)。这个方法需要科研人员和工程技术人员共同实践完成科学成果。

    总的来说,目前国际上在除雪剂(特别是盐类除雪剂)使用、反结冰技术、机械除冰雪配套技术等方面,已经基本形成了一套成熟做法。由于盐类除雪剂对环境、土壤等存在危害,因此,合理选用环保型除雪剂、开发主动除冰融雪技术等方面成为研究的热门课题。我国在主动融雪技术方面的研究刚刚起步,在被动除冰雪技术方面还缺乏具有指导意义的规范性成果,如化学除雪剂的用量和撒布时机并不明确,反结冰技术的研究尚属空白,机械除雪受机械配备不到位的影响还不规范,在防滑技术方面也缺乏系统的研究,些年冬季的雪灾正为我们加强相关研究敲响了警钟。