李欣

（西安市公路工程管理處，陜西 西安 710065）

0 引言

通過(guò)對(duì)冬季交通事故的發(fā)生原因進(jìn)行分析，很多事故與路面積雪和結(jié)冰有一定關(guān)聯(lián)。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，道路積雪結(jié)冰時(shí)，交通事故率由0.12（百萬(wàn)車/公里）增加到0.53（百萬(wàn)車/公里）。

因此，在冬季降雪后需立即對(duì)路面進(jìn)行清掃，并撒布工業(yè)鹽水、融雪劑等，以盡快達(dá)到除雪化冰的效果，避免對(duì)道路運(yùn)行安全造成影響。但是，在除雪化冰中，人為清掃所需時(shí)間較長(zhǎng)，而撒布工業(yè)鹽水或者融雪劑，對(duì)瀝青路面有一定程度的破壞。因此相關(guān)部門應(yīng)對(duì)路面冰雪問(wèn)題進(jìn)行深入探究，并不斷推廣應(yīng)用鹽化物自融雪路面施工技術(shù)。

1 鹽化物自融雪瀝青路面的優(yōu)點(diǎn)

在氯化物融雪劑的實(shí)際應(yīng)用中，會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成影響，不僅會(huì)剝蝕路面，腐蝕管道、鋼筋，同時(shí)還會(huì)破壞土壤環(huán)境、臭氧層以及水環(huán)境等。通過(guò)對(duì)美國(guó)交通研究協(xié)會(huì)研究成果進(jìn)行分析，從1970年開(kāi)始，美國(guó)高速公路管理部門在冬季路面融雪中應(yīng)用1000t 鹽，對(duì)路橋工程均造成嚴(yán)重破壞，并且耗費(fèi)大量資金進(jìn)行修復(fù)。在我國(guó)路面融雪中，融雪劑的用量也比較大，對(duì)周邊水源安全造成嚴(yán)重影響。

在路面施工中應(yīng)用鹽化物自融雪瀝青路面施工技術(shù)，能夠有效減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。與直接撒布融雪劑相比，通過(guò)將融雪劑應(yīng)用于路面施工中，能夠減少融雪劑用量。根據(jù)實(shí)踐研究，在鹽化物自融雪路面施工中，當(dāng)大氣溫度分別為-5～0oC、-10～-5oC 以及-15～-10oC 時(shí)，在路面融雪中，一次預(yù)防融雪劑撒布量分別為30g/m2、50g/m2、80g/m2，一次融雪撒布分別為50g/m2、80g/m2、120g/m2。在鹽化物自融雪路面施工中，假設(shè)路面面層厚度為5cm，鹽化物加入量為7%，對(duì)于混凝土毛體積，可根據(jù)2.5g/cm3進(jìn)行計(jì)算，在1m2路面施工中，鹽化物用量為8750g 左右，而鹽分含量4813g 左右，是融雪時(shí)融雪劑撒布量80g/m2的60 倍。

另外，通過(guò)對(duì)鹽化物自融雪路面的施工效果進(jìn)行分析，鹽化物自融雪路面的使用年限在5年以上，由此可見(jiàn)，鹽化物自融雪路面的環(huán)保效益比較高。

2 鹽化物自融雪路面融雪機(jī)理分析

2.1 稀溶液冰點(diǎn)下降理論

在建筑工程施工中，通過(guò)在原材料中加入鹽分，可顯著降低冰點(diǎn)。在冬季施工中，可將定量鹽加入水泥混凝土中，即可提升混凝土結(jié)構(gòu)抗凍性。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，將不揮發(fā)性物質(zhì)和非電解質(zhì)進(jìn)行有效融合，進(jìn)而形成的稀溶液，其蒸氣壓與純?nèi)軇┫啾容^低，而這一現(xiàn)象即為稀溶液蒸氣壓降低。通過(guò)將液體表面分子進(jìn)入氣相的速率和氣相的溶劑分子回到液相中的速率進(jìn)行對(duì)比，如果二者相同，則對(duì)于氣相中溶劑蒸氣的壓力，可稱為飽和蒸氣壓。揮發(fā)性溶質(zhì)類型比較多，包括糖、尿素等，將其溶解于水后，不揮發(fā)性溶質(zhì)分子即可占據(jù)溶液表面的一部分，單位面積溶液表面中溶劑的分子數(shù)減少，這樣從溶液表面進(jìn)入氣象的溶劑分子相對(duì)減少。因此當(dāng)平衡建立后的飽和蒸氣壓就要比純?nèi)軇┑牡汀?/p>

當(dāng)稀溶液蒸氣壓下降時(shí)，稀溶液的冰點(diǎn)也會(huì)隨之降低。冰點(diǎn)指的是液相和固相并存的溫度條件，在0oC 時(shí)，稀溶液蒸氣壓顯著低于水的蒸氣壓，因此，當(dāng)溫度在0oC 以下時(shí)，冰的蒸氣壓和水的蒸氣壓相同，此時(shí)稀溶液冰點(diǎn)顯著降低。

2.2 鹽化物自融雪作用原理

鹽化物自融雪路面是在路面施工中，加入鹽化物材料，替代部分礦粉，在保證路面性能的基礎(chǔ)上降低路面冰點(diǎn)，延緩路面凍結(jié)時(shí)間。

2.2.1 MFL 融雪過(guò)程

MFL 為多孔結(jié)構(gòu)材料，在經(jīng)過(guò)特殊的加工處理后，即可將氯化鈉包裹在多孔火成巖中，在瀝青混合料制備過(guò)程中，利用部分MFL 替代礦粉，進(jìn)而降低瀝青混合料冰點(diǎn)，MFL 在混合料中的存在形式較穩(wěn)定，并且不會(huì)對(duì)路面質(zhì)量造成不良影響。MFL 的融雪機(jī)理如下：多孔結(jié)構(gòu)中存有氯化鈉，在路面施工過(guò)程中，氯化鈉通過(guò)孔隙緩慢析出，首先進(jìn)入混合料孔洞，其次再擴(kuò)散至路面中，對(duì)路面冰雪發(fā)生相互作用，進(jìn)而降低冰點(diǎn)，使冰雪首先轉(zhuǎn)化為液態(tài)水，最后再排出路面。在氯化鈉析出過(guò)程中，多孔結(jié)構(gòu)材料的體積保持不變，因此不會(huì)對(duì)路面造成不良影響。

2.2.2 V-260 融雪過(guò)程

V-260 鹽化物為顆粒狀，其表面包裹一層油，在混合料拌和中，利用V-260 代替部分細(xì)集料，V-260 的加入量需控制在5%左右。冬季環(huán)境溫度比較低，而V-260 可被迅速激活，在滲透壓以及毛細(xì)管效應(yīng)影響下，當(dāng)車輛與路面相互摩擦?xí)r，V-260 即可析出，進(jìn)而降低路面冰點(diǎn)。在路面壓縮、磨損以及振動(dòng)等因素的影響下，V-260 可在路面的不同深度緩慢遷移至面層，然后與路面冰雪相互結(jié)合，進(jìn)而降低冰點(diǎn)，促進(jìn)冰雪融化。在路面潮濕、有水、有積雪情況下，路面層深度約5～10mm 處，V-260 是作為溶液存在于混合料的孔隙間和毛細(xì)管里當(dāng)環(huán)境溫度不斷降低時(shí)，V-260 可通過(guò)空隙逐漸滲透至路面。如果路面干燥，則V-260中水分不斷蒸發(fā)，V-260 體積減小，進(jìn)而退回至混合料孔隙之間以及毛細(xì)管中。

2.2.3 水泥固化鹽化物顆粒

與上述MFL 以及V-260 相比，水泥固化鹽化物顆粒的粒徑比較大，同時(shí)，在水泥包裹的影響下，水泥固化鹽化物顆粒強(qiáng)度較大，在混合料中容易受到路面所受壓力的影響，在壓力循環(huán)作用下，由壓力的不斷循環(huán)作用而慢慢破壞顆粒，使鹽化物漸漸暴露在混合料空隙中和路表面。在降雪季節(jié)，鹽化物逐漸溶出，有效促進(jìn)冰雪融化[1]。

通過(guò)上述分析可見(jiàn)，MFL 以及V-260 和水泥固化鹽化物三種材料的融雪原理大致相同，但是融雪過(guò)程有一定差異。在MFL 以及V-260 和水泥固化鹽化物的實(shí)際應(yīng)用中，均需先吸水，使不同材料中的有效成分逐漸溶出，溶液濃度增加。由于鹽化物中的有效成分是強(qiáng)電解質(zhì)，所以溶液中的離子濃度也隨之增大。液體表面蒸汽壓下降，降低路面水的冰點(diǎn)，使冰雪不斷融化，達(dá)到融冰雪和延緩凍結(jié)的效果。

3 鹽化物自融雪路面施工工藝研究

3.1 混合料拌和

其一，在混合料拌和中需應(yīng)用多種原材料，在原材料進(jìn)場(chǎng)前，對(duì)各類原材料進(jìn)行抽樣檢測(cè)，檢測(cè)合格后方可投入使用。對(duì)集料粒徑進(jìn)行分析，并據(jù)此分別堆放在空地上，對(duì)于細(xì)集料，需增加棚蓋存儲(chǔ)避免雜物混入，對(duì)混合料拌和質(zhì)量造成不良影響。

其二，在混合料拌和中，需選擇適宜的振動(dòng)篩篩孔，及時(shí)排出超粒徑原材料，同時(shí)還應(yīng)對(duì)拌和機(jī)進(jìn)行檢查，避免在拌和過(guò)程中出現(xiàn)漏粉問(wèn)題，同時(shí)對(duì)傳感器進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)定，保證拌和樓稱量結(jié)果準(zhǔn)確性。

其三，在瀝青混合料拌和中，可應(yīng)用間歇式拌和機(jī)，并控制拌和溫度。在改性瀝青混合料拌和中，需根據(jù)廠家建議控制拌和溫度，同時(shí)及時(shí)對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)，判斷其與設(shè)定值之間的差異。

其四，通過(guò)拌和操作，即可將鹽化物加入礦粉倉(cāng)中，通過(guò)應(yīng)用礦粉添加裝置，對(duì)原材料投放過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)化控制。另外，也可采用人工投入方式，根據(jù)鹽化物投入量對(duì)拌和原材料用量進(jìn)行控制。在將鹽化物加入拌和樓時(shí)，可能會(huì)造成其他原材料飛濺，因此，混合料拌和操作人員應(yīng)佩戴防塵口罩、保護(hù)器具等[2]。對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)多采用礦粉添加裝置自動(dòng)投放，生產(chǎn)效率較高。

其五，在瀝青原材料拌和中，需應(yīng)用導(dǎo)熱油進(jìn)行加熱處理，控制瀝青、礦料加熱溫度，確保在混合料拌和完成后能夠符合出廠溫度要求。

其六，在將鹽化物投入拌和樓后，需將濕拌時(shí)間控制在40s 以上。對(duì)混合料進(jìn)行仔細(xì)觀察，為保證充分拌和，可適當(dāng)延長(zhǎng)拌和時(shí)間。另外，在拌和過(guò)程中，還需對(duì)混合料均勻性進(jìn)行檢查，判斷是否有離析、冒煙等問(wèn)題。

3.2 混合料運(yùn)輸

其一，根據(jù)運(yùn)輸距離確定自卸車輛數(shù)量，為保證卸料便捷性，在運(yùn)輸車輛中，需安裝底板以及側(cè)板，在涂抹隔離劑后擦除剩余積液。在混合料中加入自融雪材料后，混合料的溫度會(huì)降低，因此在運(yùn)輸過(guò)程中，應(yīng)注意保溫措施，比如使用保溫防護(hù)材料，避免混合料溫度降低。

其二，在將拌和機(jī)中的混合料放入運(yùn)輸車時(shí)，每堆放一定混合料后，需對(duì)運(yùn)輸車位置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，首先將混合料放置在車廂前部，然后再緩慢移動(dòng)運(yùn)料車，其次將混合料放在車廂后部，最后將混合料放入車廂中部，保證車廂中混合料堆放均勻，避免混合料出現(xiàn)離析現(xiàn)象。

3.3 混合料攤鋪

在混合料攤鋪施工過(guò)程中，應(yīng)保證單幅一次性攤鋪成型。在選擇攤鋪機(jī)時(shí)，其應(yīng)具備自動(dòng)調(diào)節(jié)攤鋪厚度功能、自動(dòng)找平功能、較大容量受料斗，同時(shí)還應(yīng)具備振動(dòng)熨平板以及振動(dòng)夯實(shí)機(jī)械設(shè)備。在混合料攤鋪過(guò)程中，要求對(duì)標(biāo)高、溫度、速度等進(jìn)行控制。在鹽化物混凝土面層攤鋪完成后，在面層高程以及厚度控制中，可應(yīng)用浮動(dòng)基準(zhǔn)梁進(jìn)行調(diào)控，同時(shí)保證勻速攤鋪[3]。

3.4 碾壓控制

在混合料攤鋪完成后，要用鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行初壓和復(fù)壓，用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行終壓。施工時(shí)，壓實(shí)度管理標(biāo)準(zhǔn)要比通常的混合料高出2%。

在初壓階段需要注意，初壓溫度不低于160oC，鹽化物自融雪混合料散熱速度比較快，因此需適當(dāng)縮短碾壓時(shí)間，為提升混合料壓實(shí)密度，應(yīng)對(duì)攤鋪速度以及碾壓溫度進(jìn)行有效控制。在路面攤鋪完成后，立即使用鋼壓路機(jī)靜壓2 遍，提升混合料穩(wěn)定性。為了避免混合料溫度快速降低和控制鹽化物溶解速度，盡量不要在鋼輪碾壓輪和膠輪壓路機(jī)的輪胎上灑水，可使用少量的輕油替代。碾壓順序可從路面兩側(cè)向中間碾壓，從低處向高處碾壓，輪跡和路基中線之間應(yīng)保持平行，同時(shí)相鄰碾壓帶應(yīng)重疊輪寬的1/3～1/2。

在復(fù)壓施工階段，要求能夠達(dá)到工程方案所規(guī)定的壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)，在初壓完成后立即進(jìn)行復(fù)壓施工。

終壓可有效消除各類缺陷，同時(shí)提升面層平整度。在復(fù)壓完成后即可進(jìn)行終壓操作。對(duì)于壓路機(jī)無(wú)法碾壓的區(qū)域，可采用手動(dòng)熱夯、機(jī)動(dòng)夯等方式進(jìn)行碾壓處理，保證路面密實(shí)度。

3.5 接縫處理

在路面壓實(shí)完成后，如果接縫位置混合料溫度比較低，無(wú)法達(dá)到碾壓溫度要求，則可利用加熱器進(jìn)行加熱處理，確保能夠達(dá)到碾壓溫度[4]。

4 自融雪路面發(fā)展方向及技術(shù)建議

我國(guó)在自融雪路面方面的研究起步較晚，自融雪路面形式比較少，一般采用熱拌瀝青混合方式?，F(xiàn)階段，在自融雪路面研究中，依然沒(méi)有形成完善的評(píng)價(jià)體系，僅可依據(jù)現(xiàn)有規(guī)范進(jìn)行評(píng)估，對(duì)此，在自融雪路面未來(lái)發(fā)展中，可關(guān)注以下幾點(diǎn)：

其一，在自融雪路面施工中，增加融雪劑的應(yīng)用方式，比如在再生瀝青混合料中應(yīng)用融雪劑，在霧封層中應(yīng)用融雪劑。

其二，與傳統(tǒng)路面施工方式相比，自融雪路面施工成本投入比較低，因此，為降低施工成本，還應(yīng)加快研究自融雪路面產(chǎn)品，降低融雪劑使用成本。

其三，在自融雪路面施工中，為了能夠?qū)β访嫒谘┠途眯赃M(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，同時(shí)還應(yīng)綜合考慮融雪劑應(yīng)用效果。

其四，在橋梁工程施工中應(yīng)用自融雪路面施工技術(shù)，需對(duì)鹽化物對(duì)于水泥混凝土結(jié)構(gòu)以及鋼筋材料的影響進(jìn)行評(píng)估分析。

其五，在道路工程施工中，上表層厚度一般為4cm左右，如果瀝青混合料內(nèi)部含有融雪劑，則融雪劑有效成分很難析出，無(wú)法達(dá)到理想的融雪效果，因此，還應(yīng)針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行深入研究。

其六，在自融雪路面施工完成后，內(nèi)部融雪劑不斷析出，與此同時(shí)，孔隙率顯著降低，可能會(huì)對(duì)瀝青混合料性能造成不良影響，因此，需對(duì)自融雪路面混合料進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，主要對(duì)鹽化物自融雪路面現(xiàn)狀與發(fā)展方向進(jìn)行了詳細(xì)探究。冬季降雪季節(jié)，路面積雪凍結(jié)問(wèn)題嚴(yán)重，不僅會(huì)影響行人行車安全，同時(shí)還會(huì)對(duì)路面質(zhì)量造成不良影響。傳統(tǒng)除雪化冰技術(shù)不僅應(yīng)用成本較高，還對(duì)生態(tài)環(huán)境以及路面質(zhì)量造成不良影響，對(duì)此，可應(yīng)用自融雪路面施工技術(shù)。而在自融雪路面的實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)用形式單一，相關(guān)研究比較少，因此，為推廣利用自融雪路面技術(shù)，還應(yīng)對(duì)自融雪路面進(jìn)行深入研究，豐富融雪劑在自融雪路面中的應(yīng)用形式，加強(qiáng)對(duì)低廉融雪劑產(chǎn)品的研發(fā)，促進(jìn)自融雪路面不斷發(fā)展。