含氯融雪剂（盐）对交通基础设施的影响研究进展

姚艺 姚乐

摘 要：阐述了含氯融雪剂（盐）的应用现状、融雪原理、及对金属的腐蚀原理。分析了该种融雪剂对交通基础设施的影响。讨论了含氯融雪剂（盐）在使用和推广过程中的利弊关系，提出了融雪剂今后的发展方向，达到既方便出行，又不以牺牲环境为代价的目的。

关 键 词：含氯融雪剂;交通基础设施;危害;影响

中图分类号：TQ 115 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2015）06-1359-03

Research Progress in Impact of Chlorine Snowmelt Agent （Salt）

on Transport Infrastructure

YAO Yi， YAO Le

（Liaoning Shihua University， Liaoning Fushun 113001， China）

Abstract： The present situation of application， snow melting principle and principle of metal corrosion of chlorine snowmelt agent （salt） were introduced. The impact of the snowmelt agent on transportation infrastructure was also analyzed. Advantages and disadvantages of the chlorine snowmelt agent were also discussed. The development direction of the snowmelt agent in the future was put forward.

Key words： Chlorine snowmelt agent; Transport infrastructure; Harm; Impact

冬季來临，北方地区出现降雪天气。 下雪后路面湿滑，容易造成交通事故，人生安全和财产受到损失。为了达到快速融雪的目的，保证公路具有畅通、安全、快速、舒适的行车环境，减轻由于积雪对行车造成的危害和影响，冬季的除雪工作成了路面养护的重中之重。为了减少除雪工作的困难，使该工作更加快速、有效的进行，很多地区选择撒融雪剂的方法来快速清除路面积雪。融雪剂又被称为化冰盐 、道路除冰盐 、道路防冻剂 、除雪剂 、消雪化冰剂 、冰雪速融剂等 ，被用来使冰和雪快速融化或者使新雪很快结冰的一种化学试剂 ，主要被用于 冬季的普通公路、高速公路、机场以及停车场等场所的化雪和除冰[1]。这种方式不但简单，而且十分实用，融雪和化冰的效率非常高，因此，能够很好的保障道路的畅通。但是目前使用的融雪剂主要都是由氯盐组成的，使用后会对环境造成极大的危害，例如对路边的绿化带造成损害，造成地表和地下的水源污染，腐蚀含有大量混凝土成分的路面、桥梁以及机场的跑道等等[2]。所以，有人把融雪剂比作一把“双刃剑”，一方面，它为我们的安全出行提供了方便;另一方面，又对环境造成了破坏。基于这些方面的危害性，很多科研工作者进行了对于融雪剂危害的研究，本文针对融雪剂对于金属的腐蚀作用这一方面，对前人的研究进行了总结和归纳。

1 国内外应用现状

由于容易操作，且除雪效果好，融雪剂在世界范围内应用广泛。20世纪30年代，氯盐型融雪剂第一次被用于清除积雪。到了60年代，已经广泛应用于国外很多的一些寒冷地区。其中，每年加拿大使用氯盐融雪剂900～1000万t;美国的使用量也达到1 000万t/a。半个世纪的使用实践，人们已经发现了很多氯盐融雪剂对环境的负面影响。很多国家已对这种融雪剂的使用有了严格的限制，其中瑞典的限制最为严格，使用量与10年前相比降低了一半左右，达到了每年20～30万t左右[3]。

由于融雪剂成本低，使用方便而且具有很好的融雪效果，目前在我国的北方地区使用广泛。主要使用地区有北京、天津、辽宁、吉林、黑龙江、新疆、内蒙、甘肃、山西、陕西、河北、河南等地。而且，目前使用的融雪剂大多数是含氯的融雪剂。不仅如此，多地的融雪剂使用量呈逐年上升的趋势，每年的增加幅度达到10%以上。长此以往，对于环境和交通设施的危害日益严重。

2 含氯融雪剂的融雪原理

由于融雪剂中含有大量的氯盐，如氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化钾等。它们溶于水后的冰点都低于0 ℃（其中氯化钠-10 ℃，氯化钙-20 ℃）。这些盐类的溶解过程都需要吸收热量，并且盐和水的混合物的凝固点很低。所以，雪中溶解了盐后就很难形成冰块。除此之外 ，水中溶解了融雪剂之后，其中的离子浓度增加，液相的蒸汽压降低，而冰是固态的，它的蒸汽压不变。为了使这两种物质的混合物的蒸汽压相等，冰就发生了融化[4，5]。

3 含氯融雪剂的腐蚀原理

氯盐是由钠、钙、镁、钾等金属离子和氯离子共同形成的化合物，Cl-的存在对于大多数金属的钝性是不利的。主要原因是氯离子由18个电子，外层的电子排布为288结构，是稳定态的，对于极大多数金属来说，氯离子的存在对于钝性是不利的。因为氯离子的外围电子数为18，电子排布为288，是稳定态结构[6]。所以氯离子具有以下几个方面的特点[7]：

第一，氯化物具有很大的溶解度，电负性仅次于氟离子，因此，可以和多种金属形成离子化合物，这些化合物大多数在水中具有很高的溶解度，所以，不能在金属表面形成保护膜，不能阻挡腐蚀现象的发生。

第二，氯离子的电负性，导致其具有强大的置换能力。可以置换下来金属上的阳离子，发生钝化，腐蚀金属。

第三，氯离子具有可变的特性，水分子可以在金属的表面形成密集的水分子阵，这样的方式可以阻碍金属阳离子进入溶液中，但是由于氯离子可以定居在金属的表面，使阻碍变小，这样金属阳离子就容易通过了。

第四，氯离子所产生的静电场，能够影响电极反应过程中的活化能，从而促进金属阳离子的溶解使金属发生腐蚀。

第五，氯离子的结构十分特殊，它可以进入氧化膜晶格。氯离子可以生成络合物，使膜溶解，这样，离子就容易穿过氧化膜了，使膜失去了保护作用。

由于以上原因，氯盐和雪水形成的混合物中有大量的氯离子，因此对于路面、桥梁等有腐蚀性，常被称为“盐害”。当氯离子的浓度在钢筋表面超过一定得临界范围时，就会腐蚀和活化本来钝化状态的钢筋。得到的产物比原来的体积增大了1～5倍，这样的体积膨胀使包在钢筋外面的混凝土发成开裂甚至脱落，引起路面、桥梁等承载力下降的问题。同时，氯盐对于其它路面，比如水泥混凝土路面和沥青混凝土的路面也有一定得危害，氯盐会与沥青质发生反应，从而减小沥青和沙石的粘合程度，使得沥青的表面发生脱落，当有车辆碾压的时候路面就会破损。

4 对交通基础设施的影响

冰雪和融雪剂的混合物对于基础设施，主要是钢筋混凝土建造的道路和桥梁、金属制成的下水管道等会产生严重的损害[8]。有科研工作者将氯盐融雪剂对于混凝土破坏程度进行了划分，破坏程度从重到轻依次为氯化钾、氯化镁、氯化钙和氯化钠。危害的主要类型包括热冲击、剥蚀破坏、化学侵蚀和混凝土内钢筋的腐蚀四个方面[9]。

4.1 热冲击

由于撒盐后冰雪融化过程要吸收热量。而大部分热量来自由路面，使路面的温度大大降低[10]。由于热胀冷缩的原理，路面发生急剧的收缩，这样的收缩会产生相当大的拉应力，这样的拉力很容易引起路面开裂。

4.2 剥蚀破坏

表面剥蚀是混凝土路面被破坏的主要原因，主要表面在路面凹凸不平。这种破坏主要由氯盐造成的冰点以及吸湿性的降低有关。吸湿性增强和冰点降低都会加剧混凝土路面的破坏程度。

4.3 化学侵蚀作用

由于溶液可以通过缝隙进入混凝土的内部而且不易排出，即使在常温下也能产生盐结晶而破坏混凝土结构。长期停留在缝隙中的盐，会缓慢剥蚀路面，这样的过程会对路面造成长期的影响。

4.4 钢筋的锈蚀

冰雪和盐水的混合物能够形成电解质溶液，通过裂缝进入到混凝土结构中，在缝隙中的电解质溶液可以形成电极，反应得到的氢氧化亚铁沉淀不稳定，和空气中的氧结合生成氢氧化铁，俗称“铁锈”。研究表明，当氯化钠的含量在3%～5%之间时，腐蚀最快。针对这一现象，和多公路进行了放盐处理，寿命可以提高50%以上。

5 结束语

综上所述，氯盐融雪剂是一把“双刃剑”，在给大家带来方便的同时也对周围环境造成严重的危害，尤其对于交通设施的影响十分严重，并且随着时间的推移，影响不断显著。

为了减少对周围环境的危害，应采取一定得措施进行有效治理，具体做法包括：减少氯盐型融雪剂的使用;开发新型环保型融雪剂;规范融雪剂的生产厂家;规范融雪剂使用方法;制定相关的政策法规等等[11]。总之，我们要通过努力避免先污染后治理的情况发生，在融雪剂使用过程中认清利害关系。通过不断努力，达到既方便大家出行，又不以牺牲环境为代价的目的。

参考文献：

[1]许建岭.氯盐型融雪剂和环保型融雪剂的发展现状及探讨[J].中国盐业，2014（15）：40-43.

[2]陈宗伟.氯盐型融雪剂的环境影响及其替代材料研发进展[J].生态科学，2011，30（5）：556-561.

[3]李瀚涛，岳冠华.融雪剂的危害及其治理对策[J].绿色科技，2011（10）：109-111.

[4]成猛，李宗长，郭洪军.融雪剂融雪机理及发展状况[J].交通标准化，2013（24）：53-56.

[5]梁嵩巍，杨明，罗金.高速公路MSA路面与融雪路面使用性能比对试验及融雪机理的研究[J].公路交通科技：应用技术版，2009（7）：42-44.

[6]陸听福.氯离子在水溶液中对金属的腐蚀.腐蚀与防护，1994，15（6）;312-313.

[7]孙智生.浅谈Cl-对金属件腐蚀的影响及防腐对策[J].真空电器技术，2001（1）：19-21.

[8]李刚.路用融雪剂危害的调查与分析[J].北方交通，2014（5）：66-67.

[9]尹振华.谈融雪剂对混凝土路面的影响[J].江西建材，2014（8）：142-142.

[10]杨哲斌.融雪剂对桥梁的破坏和影响[J].中国建材科技，2014（3）：122-123.

[11]许建岭.氯盐型融雪剂和环保型融雪剂的发展现状及探讨[J].中国盐业，2014（15）：40-43.