抗凝冰路面技术―预防性养护的典范

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1、抗凝冰路面技术预防性养护的典范抗凝冰路面技术预防性养护的典范 过去的三年里，孟勇军每隔一段时间就要前往 500 公里之外的贵州，就抗凝冰技术研发问题与相关部门和人员进行沟通。抗凝冰路面技术，国家科技支撑计划 “云贵川高原潮湿山区路面凝冰防治技术研究” 项目主要攻克的技术难关之一。 孟勇军，博士，毕业于哈尔滨工业大学，目前是抗凝冰路面技术研发的主要人员之一。 此次前往贵州主要是为了协调贵州沙河特大桥抗凝冰试验路段相关事宜的。他说： “现在是检验我们研发成果的最佳时机，三年的成败就看这一个冬季的成效了” 。 在中国发生多年不遇的严重冰雪灾害之后， 孟博士和他的团队从全国各地聚在一起以解决这一世界性

2、的难题。2008 年 1 月 10 日，湖南爆发严重冰雪灾害，2 月 2 日结束，历时近一个月。这次灾害性天气正值春运高峰，给人民群众生命财产和工农业生产造成重大损失，正常生产生活秩序受到极大影响。据民政部门统计，此次因灾造成的直接经济损失就达 220.9 亿元。 如今过去整整三年了，但其所产生的影响依然存在。而如今，针对此类灾害所进行的管理、技术研发已经到了规模应用的阶段。 “云贵川高原潮湿山区路面凝冰防治技术研究”项目的合作方-重庆鹏方路面工程技术研究院在2011年2月19日宣布将与重庆中交科技股份有限公司合作在重庆市交通材料产业园投产碎冰 1 号与抗凝冰涂料两款新研发的抗凝冰材料，开始全

3、面布局中国冬季道路服务市场。 2008 年湖南冰雪灾害后，国外著名冬季道路服务商纷纷进入中国，不仅有除冰除雪设备，还包括从灾前预报，冰雪预防到灾后处置等各个环节的产品，为我国冬季道路服务体系的形成提供了系统的支持。 挡住我们的仅仅是一层薄冰挡住我们的仅仅是一层薄冰 “不到不得已，不能封路。这是 2008 年冰冻灾害中我们总结出的一条经验。“湖南省高速公路管理局局长冯伟林说。 从为了安全动辄关闭， 到能够低速运行，虽然这是道路交通抗冰冻的进步，但是依然摆脱不了“高速公路低速运行”的尴尬局面。低速行驶与高速公路的名称背道而驰，这是当下无奈的选择。如何进一步提高道路交通的抗灾能力，让其永远快速畅通，

4、仍待破解。 据孟博士介绍，在出现冰冻天气时，由于气温极低，风力很小，湿度大，空气中的冰雾不能及时蒸发，于是在路面上就形成了一层薄冰。同时，道路的一些特殊路段，例如桥梁结构物，其温度等指标不同于常规道路，桥梁桥面铺装温度通常低于常规路面 23左右，这会加快桥面凝冰产生的速度，因此比常规道路更易产生凝冰危害。 当路面结冰时， 路面抗滑性就会降低， 由此造成汽车打滑，车速减慢，甚至堵塞关闭交通。 例如在贵州， “冻雨”是最常见的灾害之一，几乎每年都有发生。据历史资料记载， 自新中国成立以来， 贵州地区有记录的重大凝冰灾害达 7 次。 1982、 1984年发生的凝冰灾害，覆盖贵州全境 70%区域，凝

5、冰天气持续超过 30 天，数万旅客滞留路途，物资无法调运；1992 年 1 月中旬前后，出现 510 天凝冰，道路凝冰灾害严重，几乎无法通行。特别是 2008 年春节期间，我国发生了大面积凝冰灾害，贵州省全境受灾，道路路面凝冰厚度达到了 20 厘米，发生多起恶性交通事故，造成了严重的社会影响。 2009 年冬季，孟博士与他的团队为了更好地掌握冰冻天气的情况几乎走访了贵州、四川主要凝冰道路，通过大量的实地考察与试验发现，穿行于高原潮湿山区的公路，冬季路面凝冰的形成往往与路段所处的地形地貌、海拔、气候因素有关。 时建刚， 孟博士科研团队的重要成员， 主要致力于新型抗凝冰材料的开发。他认为，当路面潮

6、湿，或者路面积雪被过往车辆反复碾压后，就会在路面形成一层薄薄的冰层，这一薄冰层就是挡住我们去路的罪魁祸首。 因此，阻止薄冰的形成进而可以快速清理薄冰就成为首先要攻克的难题。 我们不当永远的追随者我们不当永远的追随者 目前，国内外常用的抑制路面冰雪的处理方法总体上分为被动型和主动型。大家所熟悉的在下雪后撒布融雪剂， 通过这种在路面上撒布化学药剂来降低冰雪融点， 使冰雪融化，进而清除积雪和结冰的方法就属于被动抑制路面积雪结冰的方法。而被动方法通常是指人工清除法，撒布砂石粉煤灰材料法及机械清除法。而主动抑制路面冰雪的技术则是在工程建设期或路面大中修过程中， 预先主动采用相关技术/方法或在混合料中添加

7、特制材料使得路面具有了特殊功能以达到融雪除冰的目的。 据调查研究得知，在容易过早结冰的路段进行被动处治，通常会在消冰盐撒布一个循环作业刚结束时便又出现冰滑现象。如此反复，既浪费成本、又妨碍交通，可谓得不偿失。 在这一方面，我们又走在了后面。 自七十年代以来西欧各国开始研究抗凝冰路面。1974 年在奥地利勃兰纳尔(Brenner)的欧洲桥上出现第一个试验路段， 以后在奥地利、 德国、 瑞士、 瑞典、东欧、大不列颠、美国、加拿大等地相继修建。据不完全计统 1978 年前西欧已建有 25， 000 平方米试验路面， 到 1980 年已发展到 86 个试验路段， 计 465， 000 平方米抗冰路面。

8、 例如，1976 年和 1977 年，德国分别在黑森州的高速公路上各铺设了一段抗凝冰路面。这种路面类型的作用机理是，通过在混合料中掺入特制的抗凝冰材料并在日后通过车辆与路面之间的摩擦将其以很小的量逐步释放出来。 在施工和使用性能上与传统的沥青混凝土路面没有什么特别之处。 盐添加剂不会改变混合料的加工和易性，因此在运输、铺筑和压实时可使用普通的装备。 时建刚工程师认为，抗凝冰路面的关键在于加入混合料中的抗凝冰材料。据悉，目前在国际上属于此类材料的总共只有两种，分别是日本的“Mafilom”以及瑞士的“Verglimit” 。 Mafilon，日本前田株式会社旗下产品，是一种依靠温度起效，包裹了氯

9、化钠的消冰盐。在高温下释放的盐量比处于冰点的温度所释放的盐量少，因此在夏季期间也可以使道路表面不会持续出现潮湿现象。 Verglimit，瑞士 verglimit 公司旗下产品，国际上最著名抗凝冰品牌。具有好的温度稳定性， 这种盐在拌和过程中可直接加入到拌和锅里的沥青混合料中。全年中混合料中的融冰盐都会起作用。由于融冰盐具有吸湿的作用，实际中在道路表面上会一直出现轻微的潮湿现象。 持续出现的潮湿会减弱面层的抗滑性并导致胶结料脱落。 据最新的统计显示， 这两款产品几乎占领国外所有的市场份额并已进入了中国市场。面对此种情况，人们不禁会问：难道我们就当永远的追随者么？ 亡羊补牢，为时不晚亡羊补牢，为

10、时不晚 2008 年 4 月 9 日，国家科技部国际科技支撑计划项目“云贵川高原潮湿山区路面凝冰防治技术研究”可行性论证报告获得通过。重庆鹏方路面工程技术研究院为该项目的主要承担单位。 2008 年 10 月，赴瑞士实地考察抗凝冰技术应用效果。 2009 年冬季，云贵川高原潮湿山区凝冰、冻雨情况调查。 2010 年 5 月，碎冰 1 号、抗凝冰涂料研发成功。 2010 年 6 月，喷洒抗凝冰涂料技术、降冰点微表处铺装技术、抗凝冰沥青混凝土铺装技术三大技术研发成功。 2010 年冬，四川 108 国道抗凝冰工程，贵州沙河特大桥抗凝冰工程相继完工。至此，云贵川高原潮湿山区路面凝冰防治技术研究基本走

11、完了研发历程，进入工程实际应用阶段。同时，也标志着中国告别了依靠国外技术进行道路冬季预防的时代。 抗凝冰路面技术研发团队一直主张坚持自主研发， 认为在路面抗凝冰技术研发方面我们不落后于西方，甚至在某些方面达到世界先进水平。虽然，抗凝冰路面技术早在上世纪 60 年代就已经诞生，但是却没有再向前发展，其基本原理到目前为止还是向混合料里添加一种盐类物质以起到降低冰点的作用。 重庆鹏方路面工程技术研究院的三大抗凝冰技术的诞生将这一态势打破， 将国际抗凝冰技术研发带入了横向发展的地步，使其不再只局限于一种结构类型。 据悉，由鹏方研究院所研发的喷洒抗凝冰涂料技术、降冰点微表处铺装技术有别于大家所熟知的抗凝

12、冰技术， 是一种全新的抗凝冰理念， 在国际上尚属首次。 例如抗凝冰涂料技术， 其只需在可能发生冰冻的路段涂上一层特殊的抗凝冰涂料就可在整个冬季保持道路的畅通， 并且在出现罕见冰雪灾害天气时使路面的冰雪易于清除。此技术避免了传统抗凝冰混凝土只能在新建或大修时才能使用，以及因抗凝冰材料腐蚀而使混合料过早脱落的缺点。 中国因 2008 年的冰灾而开始补牢，但是为时绝对不晚。 随着 2011 年抗凝冰材料在重庆市交通材料产业园的全面投产，标志着作为后来者的中国已经全面赶上了世界抗凝冰技术的发展步伐。据悉，这是国内第一条抗凝冰材料的生产线，其年产量可完全满足国内在抗凝冰材料方面的需求。 2011 年初，

13、贵州再次发生冰雪灾害，造成交通拥堵，人民财产损失。下一次， 我们会听到发生冰雪灾害天气， 而听不到交通受阻， 人民财产受损的消息么？ TIPS TIPS 小提示小提示 目前国际上主要抗凝冰技术目前国际上主要抗凝冰技术 1. 1. 抗凝抗凝冰沥青混凝土铺装技术冰沥青混凝土铺装技术 适用于新建或改建的沥青混凝土路面、水泥混凝土路面加铺抗凝冰上面层。在拌制沥青混合料时加入抗凝冰材料并用此种混合料铺筑“抗凝冰沥青面层” 。 特点： 具有良好的除冰效果和持久的除冰性能 当抗凝冰材料掺量在 5%时，降低路面冰点-4左右； 掺量 6% 时，降低路面冰点 -6左右 不影响沥青混合料的各项指标， ，适应现有的沥

14、青面层机械化的施工工艺 2. 2. 喷洒抗凝冰涂料技术喷洒抗凝冰涂料技术 适合用于沥青混凝土路面进行路面凝冰防治。 主要是在路面上喷洒一层特殊涂料，防止路面积雪或结冰。 特点： 不破坏原有的路面结构 施工简单、成本低 对施工设备要求低 具有灵活性和可操作性 3. 3. 降冰点微表处铺装技术降冰点微表处铺装技术 适用于新建或已建的沥青混凝土路面或水泥混凝土路面的抗凝冰薄层处治。 特点： 具有较好的抗凝冰效果 耐久性较好，成本较低，特别适合于旧路养护工程 4. 4. 能量转化型融冰雪技术能量转化型融冰雪技术 适用于新建或改建的沥青混凝土路面。 主要是在沥青混凝土铺筑时在混凝土中预先埋设管道以及相关的恒温器以及控制系统，通过与地热等热源连接，将地热等热源转化以达到融雪以及防止结冰的效果。 特点： 融雪与防止结冰成效快，效果明显 - 有效利用现有资源 清洁无污染，不改变路面或者混凝土的性能