融雪剂对桥梁的破坏和影响

杨哲斌(国家新闻出版广电总局，北京 100866)

自20世纪90年代以来，随着各国城市化建设的加快，由于使用融雪剂清除积雪导致的路桥破坏愈发成为一个全球性的难题。以我国为例，目前除雪的方式主要以物理和化学两种方式为主。物理方式主要采用机械铲雪和人工清雪等，人工除雪作业强度高效率低；机械除雪对进口大型除雪机械依靠程度高，除东北三省和新疆等少数地区城市拥有外，其他城市则几乎无除雪机械。以使用融雪剂为代表的化学除雪方式简便实用、使用广泛，但易对环境造成影响，使用后不但土壤、农田造成不可恢复性的破坏，对路面及桥梁也造成严重腐蚀。

融雪剂具有一定的危害性，对桥梁的混凝土和钢筋影响尤为严重，大大缩短了桥梁的使用寿命。2008年我国南方各省为了抵御雪灾使用了大量的融雪剂，使得各大主要桥梁道路遭受严重破坏，导致间接经济损失达1000亿人民币；另外有数据表明，我国北方地区年因使用融雪剂造成的直接和间接损失高达10亿人民币。减小融雪剂的危害，有效提高道桥的使用寿命迫在眉睫。

1 融雪剂的种类和工作机理

1.1 融雪剂的种类

目前，国内外广泛使用的三种融雪剂，一种是以醋酸钾(C2H3KO2)为主要成分的有机融雪剂；第二种为氯盐类的无机融雪剂，如氯化钠(NaCl)、氯化钙(CaCl2)、氯化镁(MgCl2)、氯化钾(KCl)等，即“化冰盐”；第三种是以氯盐加非氯盐或阻锈剂的混合型融雪剂[1]。

应用最多的氯盐类融雪剂，其具有效果好、速效性高、原料易得、价格低廉等特点，但对大型公共基础设施的腐蚀和生态环境的破坏性较大。较之相比，有机类融雪剂没有什么腐蚀损害，但由于其冰点高，不易在低温地区使用，极大地限制了其应用范围和地域，同时经济上费用较高，通常是氯盐类的30倍，一般只在机场跑道等具有特殊要求的场所使用。不同类型融雪剂的使用和破坏性能见表1。

1.2 工作机理

融雪剂的融雪作用是通过其溶于水(雪)后，使溶液(含融雪剂的雪水混合溶液)的冰点下降至零度以下，达到化雪的目的。以氯盐类融雪剂为例，氯化钠溶于水后冰点在-10℃，氯化钙在-20℃左右，醋酸盐类可达-30℃左右。融雪剂溶于水后，水中离子浓度增大，使水的液相蒸气压下降，但冰的固态蒸气压不变，为达到冰水混合物平衡共存时固液相蒸气压相等的状态，冰便融化；另外，盐的溶解使含盐雪水的凝固点降低，因此在雪水中溶解了盐之后就难以再形成冰块。

2 氯盐类融雪剂对桥梁的危害

表1 常用融雪剂性能比较

含氯盐类融雪剂的冰融化后，随雪水流淌进入地下，对地下水资源和农田造成污染的同时，也对道桥等大型建筑物造成严重的腐蚀。

2.1 对钢筋混凝土的侵蚀原理

水泥浆体因泌水作用造成局部水灰比增加，使表面孔隙率变大，即发生如下化学反应：2NaCl+Ca(OH)2=2NaOH+CaCl2。由于高价Ca2+离子的析出使溶液的溶解度大幅增加，进而增大空隙率，降低了混凝土强度[1-3]。

另外由于Cl-离子的渗入，使得低温下产生的结晶体积增大，导致“盐冻”现象，引发钢筋的活化发生锈蚀。而当钢筋表面被锈蚀后，其体积就会增大(2倍～6倍)，挤压包裹在其表面外侧的混凝土，使混凝土保护层发生开裂，破坏水泥混凝土结构，强度降低，最终导致整体破坏[4，5]。

2.2 对桥梁的破坏作用

2.2.1 国外桥梁破坏的实例

上世纪80年度以来，美国加拿大等西方国家曾在路桥等大型建筑物路面上大量使用氯盐化冰雪，在其后的20年中发生大面积的钢筋腐蚀性破坏现象。据报道，截至90年代末期，全美已有超过一半的桥梁受到融雪剂的腐蚀破坏，其中近四成桥梁出现承载力不足，近30年间美国政府因修复受腐桥梁已耗费约一千五百余亿美元。英国同样深受化冰盐之害。上世纪70年代因撒盐除雪而导致混凝土顺钢筋开裂，其后15年间年的修复费已为原始桥梁建设费的两倍，至本世纪初，累计修复费达到建桥费的六倍。这些实例表明，使用化冰盐不但造成严重经济的影响更危害性人们的生活安全。

2.2.2 融雪剂对我国桥梁的破坏作用

鉴于国外使用氯盐类融雪剂的经验教训，近年来我国加大桥梁的检查和维护。北京市政路桥集团曾对劲松、东直门、双井和西直门等主要交通枢纽地区的桥梁进行了钢筋锈蚀检测后发现，使用氯盐类融雪剂的几十年间，由于含氯化物的混合盐水侵蚀梁板和柱基等关键承载部位，造成这些部位的钢筋锈蚀损坏。西直门桥有落水口的墩柱结合部氯化物侵入深度近一厘米，该处钢筋已严重锈蚀，失重率达百分之三十。据相关媒体报道，南京市部分城市桥梁路面因融雪剂侵蚀、大型扫雪机械和装上防滑链车辆的碾压，产生了很多坑洞，大大降低桥梁路面的耐久度。

3 减小融雪剂破坏性的措施

3.1 加大对融雪剂的使用管理

北京率先改进了融雪剂的使用方法，采用“机械除雪为主、融雪剂融雪为辅”的除雪作业方式，严格控制融雪剂的用量，严禁将清除的残雪堆积或抛撒到车行道，黑冰黑雪应及时清除外运。

北京市政部门出台的地方标准中对融雪剂产品的融雪能力、溶解速度、金属腐蚀、植物耐盐性、重金属含量等提出测试及评价指标[6]。有了科学的检测手段和评估指标，规范融雪剂的生产，改善融雪剂市场良莠不齐的局面，从而在源头上减轻了融雪剂对交通基础设施的腐蚀危害。

3.2 加速研发环保型融雪剂

由于对道桥和环境的破坏严重，工业食盐化雪剂将被环保型融雪剂所代替是必然趋势。随着我国城市化建设速度的加快，机械除雪不能满足需要，据估算未来5年，我国除雪剂市场容量应达到200万吨。因此，研发适合我国北方寒区道桥的方便高效环保融雪剂已刻不容缓。

3.3 加强工程建设管理，提高维护手段

降低融雪剂的危害，除融雪剂本身质量因素外，提高工程建设的质量是一个更重要的手段。在我国的道路与桥梁在建设过程中，由于施工过程中的偷工减料现象屡见不鲜，加之监管环节的不严格导致个别工程施工质量较差，从而致使我国北方寒区路桥的盐害严重。除此之外，增强对“盐害”的预防策略，强化对基础设施的防腐技术亦是不容忽视的手段。比如，在桥梁易被侵蚀的部位加涂防护层，提高混凝土的密实性，以防氯盐溶液接触到钢筋。

4 结语

我们应清醒地看到，融雪剂的使用在有效除雪的同时，也对基础设施具有严重的腐蚀性，甚至对国民经济造成巨大损失，影响我国经济的可持续发展。在系统总结国内外经验教训的基础上，合理融雪剂使用规范，最大限度地减少腐蚀影响，是当前我国亟需解决的问题。

[1]张志敏,杜素军,赵世涛.融雪剂对交通设施和环境的影响及对策研究[J].山西建筑,2010,36(23):345-347.

[2]程刚，杜素军，郑美军.道路融雪剂的研究[J].山西交通科技,2006,(1):34-37.

[3]邱常义.氯盐类融雪剂对建筑与环境的危害探讨[J].江西化工,2008(4):78-81.

[4]刘丽平.化学融雪与大桥耐久性[J].中国市政工程,2008(2):22-23.

[5]王小光.高效环保型融雪剂的研制[D].郑州:郑州大学硕士学位论文,2007.

[6]北京市地方标准:融雪剂.DB11/T161-2011