北京大兴机场高速路面主动型抑冰技术实践

郭冬春 孙德环 王忆安

（1.北京市政路桥股份有限公司，北京 102218；2.中交一公局集团第三工程有限公司，北京 101102;3.北京马飞龙抑冰科技有限公司，北京 100007）

关键字：大兴机场高速；主动型抑冰技术；绿色环保

一、绿色公路新思路 环保减盐保畅通

蓄盐类抑冰材料是一种盐包裹技术，该技术以一种多孔微材料为载体，将研磨极细的盐分填充至多孔载体中，然后在填充后的载体上覆盖一层疏水膜。在抑冰路面沥青混合料生产时，蓄盐类抑冰材料已完全分散在沥青混合料中。[1]路面修建完成后，由于路面存在水分可渗透的微小孔隙，车辆行驶时，在车轮对水抽提及与路面磨耗的双重作用下，盐分会向外释放，防止路面结冰，如图1所示。[2]

图1 抑冰混合料的作用机理

传统的绿色公路多从路面材料重复利用方面着手，忽视了道路运营过程中产生的环境负面影响。主动型抑冰路面材料则是从冬季道路除冰雪作业角度考量，减少撒盐。传统撒盐式除冰雪方式，比较被动，下雪后开始作业，时效性差，作业效率无法满足要求，且单次撒盐量在1g/m2～3kg/m2之间，每年多次撒盐，不仅效率低下，且对周边水体和土壤危害极大。北京市地表径流较少，融雪盐难以被自然界消化，极易产生土地盐碱化的危害。[3]

抑冰材料将盐分提前安置在沥青混合料中，逐年释放，年施放量低于1kg/m2，可在自然环境对盐分的消耗中得到平衡，以低于自然消化能力的速度缓慢释放。权威环境专家根据土壤影响评价、水源影响评价和生物影响影响评价对抑冰材料进行综合测试研究，测试结果表明，各项指标均符合环保要求。

二、世界首创大规模 千挑万选细斟酌

如此大规模的主动型抑冰应用在全世界范围内并不多见。大兴机场高速业主单位、设计单位、建设单位、检验检测单位等十分谨慎，多次考察各类技术并组织专家反复论证，进行室内试验筛选，在初期遴选出的四家产品商进行实际摊铺实验，且进行人工降雪观测后才确定了最终的实施方案。在此过程中，除了遵循交通运输部行业标准之外，在考察评选、组织实施过程中用到的评价方式和实施过程也有诸多创新，为道路抑冰领域创造了宝贵经验。

（一）候选产品路面实际应用调研

2018年12月，对各厂商路面进行考察，路面通车时间均在两年以上，路面基本没有性能损失和严重病害。

（二）候选产品第一次试验路段

1.同一条件下摊铺

2019年1月，对抑冰材料进行试验段摊铺，并进行相关指标验证和融冰雪情况验证。该试验段摊铺采用AC-13C级配，由通州沥青厂拌和，抑冰材料添加量均为5.5%左右。[4]试验段地点为大兴机场高速与南五环交界处。

2.路面冲刷模拟夏季地表径流

第一次摊铺完成后，应对路面进行多次冲洗，以模拟路面运营多年后，雨水冲刷导致的融冰雪性能损失。

3.人工造雪观测融冰雪性能

2019年1月31日，北京迎来最低温，由于造雪吸热，夜间气温低至-19℃（实测）。进行试验路段的人工降雪，观测融冰雪性能。造雪工作持续了一晚，于2月1日8时完成。造雪期间，雪层未与路面形成粘接。

由于半夜水车漏水，水在过冷状态下，接触路面，快速结冰，出现了路面结冰现象，2月1日8时观测该处结冰时，部分面积较大的冰层已与路面脱空。12时，雪层出现融化现象。

4.自然降雪比较自融雪性能

2019年2月11日夜间和14日分别出现了自然降雪。

11日降雪后，融冰雪路面与普通道路出现明显差别，融冰雪路面快速融化，路面露出率很高，且道路抗滑性能与普通路面无异；14日降雪较小，降雪后普通路面有积雪，融冰雪道路无积雪结冰现象。

5.正式摊铺

2019年4月30日，大兴机场高速正式摊铺主动型抑冰路面。

三、融冰除雪功效显 首冬迎来九场雪

2019年11月29日，大兴机场高速区段降中雪，降雪持续至11月30日凌晨，降雪厚度约为4cm。

刚开始降雪时，在路面少量车流的作用下，路面行车区域无积雪，路面与雪层皆为干燥状态，行车比较安全。

随着进一步降雪，雪层开始出现累积状态，由于下层雪层未融化，没有水分进入道路中融释盐分，雪层与路面依然容易剥离。

进一步降雪后，雪层在少量行车的作用下开始压实，与路面充分接触，接触面形成了冰水混合物的状态。

11月30日10时，对路面进行观测，五环至观音寺区段，道路行车区域已露出黑色路面，且积雪已呈现冰水混合物状态。

四、安全环保齐兼顾 横向对比值推广

大兴机场高速全线桥梁占比较高，且桥梁修建高度较高，空气流动快，因此，相较于路基段道路，桥梁段存在明显的温度差异。在匝道桥梁与路基连接处、路基段桥洞部分，桥梁的积雪区域与道路的非积雪区域都有明显的分界线。应用了主动型抑冰材料的路面，路面漏出率高、必要区域撒布的融雪剂少，路面既安全又美观。

结合北京环路和大兴机场高速的观测对比，桥梁段路面的冻结更加严重。图2左侧显示，桥洞段与两侧路基段存在明显区别，桥面段难以融化。图2右侧显示，上坡匝道未应用主动型抑冰材料的路段，雪难以融化，雪层已经压实。

图2 大兴机场高速雪天次日监控图

同一场雪，周边高速公路由于忌惮路面暗冰，大量使用了融雪剂，次日路面外观怵目惊心，给环境带来了很大压力。

结合横向数据比较，大兴机场高速主动型抑冰路面的应用，在防止路面结冰、提高路面露出率、防止二次结冰和暗冰、降低融雪剂使用以及增加行车安全性等方面表现优秀，值得肯定。