简述道路冬季除冰雪技术

李家宝

（安徽宏泰交通工程设计研究院有限公司，安徽 合肥 230051）

路面除冰雪技术的分类方法多种多样。有的根据作业机理分为物理、化学和机械3类［1］；有的按作业位置，分为路面外部技术和路面内部技术两大类［2］；现阶段国内外比较常用的分类方法，是按照除雪主、被动关系分为被动除雪和主动除雪两大类。

1 被动除雪

1.1 人工除雪

人工除雪是以大量的人力为基础，使用简单的工具，如铁锹、扫把等对路面积雪进行清除的方法。除雪范围仅限于高速公路和国、省干线，除雪效率低、效果差，劳动强度大。另外，人工除雪跟不上现代城市的发展步伐，近年来随着车辆增加，碾压增加了路面积雪的紧密程度，以致除雪的难度加大。仅利用人工除雪，在短时问内恢复高速公路和国、省干线正常通行，根本是不可能的。虽然人工除雪具有机动、灵活的特点，但是这是一种劳动量最大、效率低、成本高、安全性差的原始方法。

1.2 机械除雪

随着机械的发展，机械除雪以其除雪效率高、使用范围广逐渐取代人工除雪。机械除雪法是通过机械对冰雪直接作用，解决冰雪危害。该方法主要分为机械吹雪和机械铲除冰雪两大类。机械吹雪主要适用于未经碾压过的、厚度比较薄的路面积雪，通常只应用于机场等便于管理的较小范围的除雪；机械铲冰雪适用于雪量较大、结冰前的大面积清除作业［3］。

多功能喷气除雪车，采用涡喷系统产生的高速、高温、大流量燃气流除雪。可将路面积雪一次性吹除干净，并可根据需要将路面烘干。目前常用的铲雪机械可分为螺旋集雪式、铲刮式、刷打式、铲剁冲击和旋切以及冲击旋切式等类型。

1.2.1 螺旋集雪抛式机具

螺旋集雪抛式机具由牵引机动车、动力传输机构、集雪除雪装置等组成。能清除具有一定厚度的路面积雪。清除压实积雪时，螺旋板出现不可避免的磨损，对路面材料有一定的铣刨破坏作用。

1.2.2 刮铲式除冰雪机具

刮铲式除冰雪机具以大功率机动车辆为驱动底盘，根据刮铲安装位置的不同，可分别为铲刮较厚的路面积雪或压实积雪和薄而硬的路面冰雪，破碎和清除分两步一次完成，清除的比较彻底。也可保护路面不受损伤。

1.2.3 刷扫式除冰雪机具

刷扫式除冰雪机具能清除路面上一定厚度的自然积雪、较薄的压实积雪或融冻的路面薄冰层。厚度较大或坚硬的冰层。

1.3 撒布融雪剂除雪

撒布融雪剂除雪分为传统型融雪剂和环保型融雪剂，传统型融雪剂主要是氯盐型及含有混合型的融雪剂，环保型融雪剂是对环境友好的一类融雪剂，主要是非氯盐型的融雪剂。

1.3.1 氯盐类融雪剂

氯盐类融雪剂的主要化学成分有4种：氯化钠、氯化钙、氯化钾和氯化镁，即通称的“化冰盐”。因为氯化钠的价格十分便宜，融雪效果好，是目前用量最多的融雪剂。但是氯盐腐蚀钢筋，破坏土壤成分，造成土壤盐渍化。正是氯盐融雪剂的负面影响和造成的经济损失，促使人们努力寻找一种既能快速融雪，同时又不对环境及道路交通设施造成危害的环保型融雪剂。

1.3.2 非氯盐类融雪剂

非氯盐型融雪剂是指不含有氯离子的融雪物质，目前这类融雪剂主要是醋酸盐类。这类融雪剂克服了氯盐类对环境危害大的缺点，是一种环境友好型的融雪物质。这类环保型融雪剂的形状是颗粒状的，仍旧需要采用机械或人工撒布的方式，而且其价格较高，目前尚未全国性大面积推广使用。

1.3.3 混合型融雪剂

混合型融雪剂是氯盐型和非氯盐型相结合的一种新型融雪剂，“盐害”弱、融冰雪效果好。国外已有混合型融雪剂的相关报道：Robert等人按一定比例混合氯盐、碳水化合物、磷酸盐配制出了一种低腐蚀性融雪剂；James在氯盐中添加工业蜜糖作为缓蚀剂，降低氯盐对环境的危害，并取得了良好的融雪效果［4］。

除了在冰雪路面上撒布融雪剂除雪以外，撒布砂、石屑、炉灰、煤渣和砂盐混合料等一定粒径的砂石材料，不仅能提高冰雪路面的摩擦系数，达到抗滑的目的，而且可以吸收太阳的热量和汽车的余热，增加地面温度来融雪。该方法在欧洲，如德国、瑞典、丹麦、芬兰等国使用较多。撒布煤渣除雪后，有机物的煤渣渗入并滋养路周边的土壤，有利于路旁花草树木的生长。但是除雪后的残渣清理比较困难，且易形成黑灰和粉尘，给人类的生活环境带来危害。

1.4 微波除冰雪

微波除冰雪技术早在20世纪80年代就由美国提出，我国道路工作者也相继进行了试验和研究。微波除冰雪的原理，是用微波穿过基本不吸收微波的冰层首先加热路面材料，然后通过高温的路面材料融化其表面的冰层，降低冰层与路面的结合力，然后用机械破碎、除掉冰层，微波除冰雪的优点有：

①直接加热路面，不融化冰层，耗能低；②不污染环境，对路面无损害。但是，由于微波除冰效率太低，难以实现快速除冰，一直没有推广应用。

2 主动除雪

2.1 添加盐化物技术

添加盐化物技术，是利用盐类能降低冰点的特生，在沥青混合料中添加氯化钠和氯化钙等盐化勿，以达到防冻除雪的效果。其盐化物添加方式有以下4种：

（1）以沥青混合料矿粉的形式添加，添加量约为7%；

（2）以沥青混合料细集料的形式添加（油包盐粒），添加量约为5%；

（3）以沥青混合料粗、细集料的形式添加（盐与水泥固化成粒状），添加量约为8%；

（4）以孔隙填充料的形式添加在开级配沥青混合料中。

为保证沥青路面本身的使用性能，添加的盐化物数量十分有限。能够在表面起到融雪作用的盐化物更加稀少，融冰雪作用不明显，且其在路面内的耐久性问题尚待解决。日本对这类技术有一定的研究，我国目前还未见相关报道。

2.2 抑制冻结铺装类技术

抑制冻结铺装类技术改变了轮胎与路面的接触状态和路面在荷载下的变形特性，通过在路面铺装材料内添加定量的某种特殊材料，利用路面在荷载作用下产生的应力破碎表面冰层，达到抑制路面积雪和结冰的目的，这是一种自应力除冰雪技术。抑制冻结铺装类技术，主要包括弹性路面铺装技术、镶嵌类铺装技术、粗糙型铺装技术等。

2.2.1 弹性路面铺装技术

弹性路面铺装技术，主要是利用弹性颗粒材料局部变形能力较强的特性，达到抑制路面积雪和结冰的目的。比较常用的手段是把废旧橡胶轮胎破碎成具有一定形状和大小的颗粒，以骨料的形式添加到沥青混合料中，然后将制得的新型沥青混合料铺装成弹性路面。弹性路面中的弹性颗粒材料，在行车等荷载作用下发生弹性形变，使路面冰雪破碎融化，从而有效抑制路面积雪和结冰 。该方法在20世纪70年代由瑞典道路研究所提出，70年代末期，日本开始在室内使用掺入弹性橡胶颗粒的沥青混合料，进行防冻路面的研究。从1979年开始，在北海道及本州铺筑了十几处试验路。研究结果表明，弹性路面铺装技术可以较好地抑制路面积雪结冰，即使在有积雪的情况下也能提供一定的防滑性能，在改善行车舒适性、降低路面噪音等方面有良好的表现。但是弹性路面有一个致命的缺点，那就是在沥青混合料中加人橡胶颗粒后，不易拌和压实，路面容易松散，道路使用寿命缩短。

2.2.2 粗糙型铺装技术

粗糙型铺装技术通过增加面层粗糙程度，达到除冰雪目的。通过采用大粒径、开级配沥青混凝土铺筑面层，当汽车在结冰路面上行驶时，轮胎和路面问的局部颗粒作用，使结冰层不均匀受力，达到破冰的目的。常见的粗糙型铺装技术有以下3种形式：

（1）大粒径的半开级配沥青（改性沥青混合料）混凝土，空隙率在10%～20%左右；

（2）掺入一定数量坚硬的废旧陶瓷屑，铺筑具备抗冰冻和抗滑性能的热拌沥青面层或罩面；

（3）采用间断级配、细料成分少的沥青混凝土铺筑路面，表面粗糙，具有一定抗冰、抗滑效果。

日本在扎幌市铺筑过粗糙型铺装技术试验路，并对该路面的除雪性能、抗滑性能和耐久性能进行了研究。已有的研究结果表明，粗造型铺装技术对道路除冰雪的能力并不理想。

3 结语

现阶段的除冰雪方法，无论是主动方法还是被动方法，都有除冰雪效果比较好的。但是这些方法要么对环境造成严重的破坏，要么就是成本太高或者建造维护起来十分麻烦。因此，研究和开发一种施工简便、适用广泛、成本低廉、高效并且环保无污染的主动除冰雪方法，是解决当前路面冰雪问题的关键。

［1］齐晓杰.道路与公路冰雪清除技术发展现状与探讨［J］.林业机械与木工设备，2004（6）：7－10.

［2］高存厚，陆季挺.道路冰雪清除方法及其运用［J］.山西交通科技，2000（2）：52－53.

［3］张洪伟，韩森，刘洪辉.沥青路面除冰雪技术综述［J］.黑龙江交通科技，2008（3）：8－9.