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        干線公路除冰融雪技術(shù)應(yīng)用研究

        2020-04-20 03:26:34
        技術(shù)與市場 2020年4期
        關(guān)鍵詞:融雪積雪組分

        (鶴壁市市區(qū)公路管理局,河南 鶴壁 458000)

        1 常用除雪融冰技術(shù)類型

        當(dāng)前,國內(nèi)外常見的除冰融雪技術(shù)可以分為兩大類,即被動(dòng)型和主動(dòng)型。

        1.1 被動(dòng)除冰融雪技術(shù)

        在冬季路面積雪清理時(shí),最常見的人工清理、機(jī)械鏟雪、化學(xué)融雪都可歸納到被動(dòng)除冰融雪類型。在上述3種除冰融雪方式中,清除效果最好的為人工清理,但具有勞動(dòng)強(qiáng)度大、施工效率低等缺陷,有時(shí)候?yàn)榱吮U鲜┕と藛T的生命安全,往往要封閉交通,將嚴(yán)重影響道路正常通行。其次,機(jī)械鏟雪。一般利用鏟雪車通過推移、刷掃、鏟堆等途徑進(jìn)行清理,但在破壞冰雪的過程中,亦會(huì)損壞路面表層,常見的有劃痕、裂縫等,進(jìn)而引發(fā)路面病害,甚至縮短路面使用壽命。最后,化學(xué)融雪。化學(xué)法主要是利用融雪劑,將不同種類的融雪劑撒布在路面,從而降低冰雪的熔點(diǎn)實(shí)現(xiàn)除冰化雪的作用,但是融雪劑種類不同,也會(huì)產(chǎn)生諸多弊端,例如氯鹽類融雪劑,雖然成本小、效果好,但是會(huì)損壞路面,腐蝕排水管道,還會(huì)造成環(huán)境污染。

        1.2 主動(dòng)除冰融雪技術(shù)

        主動(dòng)除冰融雪技術(shù)是指通過道路自身特性,與各類能源結(jié)合,如熱能、電能等,主動(dòng)預(yù)防道路表面積雪產(chǎn)生。目前,最常見的主動(dòng)除冰融雪技術(shù)包括能量轉(zhuǎn)化型融雪、自融式瀝青路面、除冰融雪路面涂層等。能量轉(zhuǎn)化型融雪,如太陽能加熱法等,這些除冰融雪技術(shù)前期成本過高,且短期內(nèi)效果不甚理想。自融式瀝青路面是指將適量自融雪外加劑摻加到瀝青混合料內(nèi),來達(dá)到路表冰點(diǎn)下降的目的。除冰融雪路面涂層技術(shù)是一項(xiàng)新技術(shù),可達(dá)到物理除冰和化學(xué)除冰的雙重作用,能夠有效降低路表冰點(diǎn),實(shí)現(xiàn)主動(dòng)除冰融雪的良好效果。

        總之,無論采用哪一類除冰融雪技術(shù),都應(yīng)綜合考慮道路的施工條件、降雪量、氣溫等。本文結(jié)合具體案例,以除冰融雪路面涂層技術(shù)為主進(jìn)行分析,以期有效抑制路面結(jié)冰,并達(dá)到主動(dòng)融化道路積雪的目的。

        2 工程概況

        為研究除冰融雪路面涂層的應(yīng)用效果,本文以某橋面為例,據(jù)近年來路況數(shù)據(jù)觀察,當(dāng)氣溫降至0 ℃以下時(shí),本橋面便會(huì)出現(xiàn)凝凍現(xiàn)象,因此,選擇具有代表性的路段鋪筑低表面能緩釋除冰涂層,為100 m2,同時(shí),對(duì)比分析試驗(yàn)段和相鄰行車道的除冰雪效果。

        3 室內(nèi)試驗(yàn)

        在干線瀝青混凝土路面除冰融雪分析中,為獲取準(zhǔn)確的涂層噴灑量,故做室內(nèi)試驗(yàn)研究。

        1)室內(nèi)試樣凝凍觀察試驗(yàn)。通過該試驗(yàn),可以獲取噴灑量的大概值。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),選擇8組試件,分為馬歇爾試件、稀漿封層磨耗試件,各4組。同時(shí),將2類試件中的3組分別涂刷低表面能緩釋型融雪除冰涂層,涂刷量分別為0.2、0.4、0.6 kg/m2,其余1組不涂刷。隨后將其置于-3 ℃室外環(huán)境中,待夜晚降雪后進(jìn)行觀察。

        經(jīng)觀察可知,未涂刷低表面能緩釋型融雪除冰涂層的試件上積雪嚴(yán)重,而有涂層的試件中,僅有涂刷量為0.2 kg/m2的試件存有少量積雪,其他兩組試件均無。表明,涂層的涂刷量直接影響除冰融雪效果,針對(duì)冬季溫度0 ℃以下地區(qū),瀝青混凝土路面的低表面能緩釋型融雪除冰涂層涂刷量可控制在0.4 kg/m2左右。

        2)粘附性能試驗(yàn)。為準(zhǔn)確獲取低表面能緩釋型融雪除冰涂層的涂刷量,本文決定通過剪切試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)進(jìn)行分析。

        本試驗(yàn)按不同涂刷量分為11組,各組共2個(gè)馬歇爾試件,固定試件,中間蓄水,并放于低溫試驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn),設(shè)置-10 ℃試驗(yàn)溫度,待24 h后,便可將試件取出進(jìn)行試驗(yàn)分析。所得結(jié)果如表1所示。

        表1 不同涂層用量/(kg/m2)對(duì)應(yīng)的剪切破壞力、拉伸破壞力/N

        由此可見,當(dāng)涂層量為0.38 kg/m2時(shí),無論是剪切破壞力,還是拉伸破壞力均具有較為明顯的變化,但在該用量以上時(shí),則變化較小,且趨于平穩(wěn),從而確定0.38 kg/m2為涂層用量。

        4 施工流程

        涂層生產(chǎn)工藝直接決定低表面能緩釋型融雪除冰涂層的施工質(zhì)量,此外還與路面施工是否合理息息相關(guān)。為達(dá)到預(yù)期效果,應(yīng)保證在干燥、溫度適宜的環(huán)境下進(jìn)行低表面能緩釋型融雪除冰涂層的噴涂,一般噴涂分為3種施工方式:人工滾涂、小型設(shè)備噴涂、灑布車噴涂,可根據(jù)工程實(shí)際情況合理選擇。具體工藝流程如下。

        1)事先準(zhǔn)備好3個(gè)塑料桶,分別將低表面能緩釋型融雪除冰涂層的3組分材料放入桶內(nèi),即成膜組分A、膠粘組分B、抑冰組分C。隨后將油氈布覆蓋以上,置于陰涼處進(jìn)行密封存放。

        2)向桶內(nèi)裝入適量水,先將A組分均勻拌和,待稀釋后放入車罐內(nèi)。

        3)封閉交通,并將安全標(biāo)示、標(biāo)牌設(shè)于明顯位置。

        4)按一定比例將組分C灌入A組分內(nèi)進(jìn)行均勻攪拌,轉(zhuǎn)速為300~500 rpm,時(shí)間為10 min。隨后按一定比例將組分B灌入混合料內(nèi)均勻攪拌,同樣按照轉(zhuǎn)速300~500 rpm,時(shí)間10 min進(jìn)行施工。待混合料攪拌均勻后,即可進(jìn)行低表面能緩釋型融雪除冰涂層涂抹。

        5)清理路面雜物,如垃圾、樹葉等,保證路面清潔、無污染。

        6)待路面構(gòu)造深度檢測合格之后,便可進(jìn)行涂層涂刷,隨后在其上部撒布一層石英砂。

        7)完成上述施工后,便可清理現(xiàn)場,待融雪除冰涂層固化,即可開放交通。

        5 質(zhì)量評(píng)價(jià)分析

        施工結(jié)束后,本地區(qū)第二天氣溫下降,為-3 ℃,且伴有降雪,降雪后對(duì)低表面能緩釋型融雪除冰涂層的效果進(jìn)行觀察,并在此基礎(chǔ)上對(duì)其抗滑性能、疏水性能、抗凝冰性能等進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析。

        5.1 質(zhì)量檢測

        通過現(xiàn)場觀察試驗(yàn)段和相鄰路段的除冰融雪情況可見,試驗(yàn)段無積雪成冰現(xiàn)象。而相鄰非涂層段,則已形成了一層薄冰層,且局部存有積雪現(xiàn)象,表明低表面能緩釋型除冰融雪涂層可起到抑制冰層凍結(jié)的效果,能夠提高車輛行駛的安全性。

        5.2 質(zhì)量評(píng)價(jià)

        5.2.1 抗滑性能評(píng)價(jià)

        為驗(yàn)證低表面緩釋型除冰融雪涂層的抗滑性能,本文通過試驗(yàn)分別對(duì)涂層施工前后路面的構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析,結(jié)果顯示,涂層施工前,路面摩擦系數(shù)平均值為73.5,構(gòu)造深度為0.24 mm;涂層施工后,路面摩擦系數(shù)平均值為71.4,構(gòu)造深度為0.25 mm,表明涂層施工前后路面的摩擦系數(shù)和構(gòu)造深度變化不大,也就是說涂刷除冰融雪涂層后,并不會(huì)影響路面的抗滑性能。

        5.2.2 疏水性能評(píng)價(jià)

        完工后,通過灑水試驗(yàn)進(jìn)行涂層疏水性能的評(píng)價(jià)分析。檢測時(shí)間2 h,為22點(diǎn)~24點(diǎn),檢測結(jié)果為涂刷融雪除冰涂層后,具有良好的疏水效果,且灑水路表并沒有出現(xiàn)結(jié)冰情況。

        5.2.3 抗凝冰性評(píng)價(jià)

        施工后,第二天出現(xiàn)雨雪天氣,濕度較大,但經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn),涂層段內(nèi)并未產(chǎn)生明顯的凝結(jié)冰,或積雪情況,表明涂刷低表面能緩釋型融雪除冰涂層后具有良好的抗凝冰性能。

        6 結(jié)語

        當(dāng)前,在干線公路除冰融雪施工中,采用機(jī)械和人工除雪的仍較多,此類除冰融雪方法勞動(dòng)強(qiáng)度大、且危險(xiǎn)性極高,甚至?xí)p壞路面。而傳統(tǒng)的撒布融雪劑方式,又會(huì)腐蝕路面及相關(guān)設(shè)施,環(huán)境污染問題嚴(yán)重。為了更好地解決冬季冰雪阻路問題,低表面能緩釋型融雪除冰涂層得到了大力推廣,此項(xiàng)技術(shù)操作簡單、除冰雪效果顯著,且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

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