桥梁用融雪材料的选择

徐天予

(辽宁省交通建设管理有限责任公司 沈阳市 110005)

桥梁用融雪材料的选择

徐天予

(辽宁省交通建设管理有限责任公司 沈阳市 110005)

重点研究了融雪材料对桥梁主体材料的影响，对几种不同融雪材料的融雪化冰能力、融雪材料对水泥混凝土及钢铁的腐蚀作用进行研究，提出桥梁除雪防滑用融雪材料的选用建议。

桥梁：融雪材料：融雪化冰能力；腐蚀作用

1 桥梁除雪防滑的重要性

桥梁除雪抗滑问题一直是交通管理部门的重中之重，每遇降雪冰冻，道路管理部门都要对桥梁进行特殊防滑处理，一般可以采取撒布矿渣、细小砂石、车辆安装防滑链等增加桥梁路面摩擦系数的被动防滑处理，也可以通过机械除雪、人工除雪、撒布融雪剂等主动防滑处理措施快速清除路面冰雪，保障正常社会经济生活。融雪材料融雪化冰效率高，效果好，操作简便，所以成为冬季公路养护除雪、防结冰、防滑的不可缺少、不可替代的技术手段。

2 融雪材料对桥梁的影响

桥梁分钢桥与钢筋混凝土桥梁。融雪材料对桥梁的腐蚀破坏主要从对钢铁及水泥混凝土的影响说起。国内外关于融雪材料对桥梁结构强度和行车安全的危害争论一直持续着。美国联邦公路系统统计在册的581,862座桥梁中，约17.5%的桥梁被定为结构强度不足。由于氯盐方便、快捷、强大的融雪化冰功能，使其用量不降低反而增加，从1980到1990年的十年间就增加1.5倍。美国相关部门认定使用氯盐融雪材料对桥梁的腐蚀带来的经济损失也是相当大的，每年修复桥梁花费的直接成本是64.31亿美元，而间接损失(延误交通、影响生产)是直接损失的10倍。1972年，英国某条高速公路上修建的11座桥梁刚刚使用几年，混凝土就顺着内置钢筋开裂，使用15年来为维修这11座桥梁所花的费用已经相当于建桥资金的1.6倍。我国上个世纪90年代开始使用价廉的氯盐融雪材料，十多年后氯盐危害(盐害)也逐步暴露出来，有些建成仅十多年的立交桥，桥梁边梁出现大面积剥落，梁头及帽梁混凝土出现裂缝并剥落，使钢筋外露、锈蚀，桥梁墩柱严重损坏，造成这些损害的罪魁祸首就是冬季融雪的盐水。

3 融雪材料使用状况

西方发达国家使用融雪材料处理路面冰雪已有近七十年的历史，我国从上世纪90年代逐渐开始大量使用融雪材料，至今已有近三十年的使用时间。按照融雪剂中主要化学成分的不同，融雪剂大体分为三类：氯盐类、非氯盐类、环保复合型融雪剂。融雪剂的应用经历了从氯盐到非氯盐再到环保复合型融雪剂的发展过程。由于氯盐类融雪材料价格便宜，融雪化冰效果优，被广泛应用。据不完全统计，90%以上的融雪材料是氯盐，其中氯化钠的使用率占氯盐中的80%以上。表1给出了2005年国内外融雪材料的使用状况。美国每年氯盐类融雪材料的使用量可达千万吨，占盐业总产量的1/3。加拿大每年用量为400～500万吨。在北美、北欧等地，氯盐类“化冰盐”产品已经成为具有一定规模的行业。我国降雪特点是高山高原多、低地平原少、北方多南方少，而且冬季全国范围都会降雪，但是积雪多集中在北方寒冷及高山高原地区，如我国的东北、西北、华北地区地处北温带，不仅冬季气候寒冷，而且降雪、积雪期长，平均可达4～6个月之久，地面极易积雪和结冰，严重影响汽车行驶速度和安全。

玛括特大学公共与环境工程部研究表明[1]，雪天撒氯盐，可使意外伤害事故降低88.3%。氯盐类融雪剂的确效能强大，功不可没。融雪剂在保证雪天城市、公路交通畅达和公共安全方面显示了优势，虽然它同时存在严重的负面影响，但仍然需继续使用氯盐类融雪剂。目前国内外普遍且有效的除雪方式主要是机械除雪和化学融雪。融雪剂可弥补机械除雪的不足，是一种有效的防冰、融雪化冰手段。总之，纯氯盐类融雪剂使用量大，使用历史较长，暴露出的问题突出，负面影响已被公认。

表1 国外公路用融雪剂应用状况(2005年)

氯盐类融雪材料价格便宜，取材于大自然，使用数量最多，使用年限最久，在融雪化冰，快速清除道路冰雪、保障交通安全畅通方面功不可没，但其对交通基础设施尤其是桥梁危害巨大，在用与不用之间一直是争论的焦点。于是促成的后来掺配缓蚀成分的复合氯盐融雪材料和不含氯的有机融雪材料的研发与应用。基本上，单纯的氯盐最便宜，掺缓蚀剂的复合氯盐价格一般是氯盐的2倍，而不含氯的有机融雪材料价格是氯盐的10倍以上。由于经济因素制约，最终较多选择使用的仍是氯盐类融雪材料，少量使用掺配缓蚀成分的融雪材料。

4 桥梁用融雪材料选择研究

氯盐类融雪材料对桥梁的腐蚀作用包括对水泥混凝土和钢筋的腐蚀两方面。在撒布融雪材料对桥梁特殊除雪防滑处理时应选用对水泥混凝土和钢筋的腐蚀作用甚微或没有腐蚀的融雪材料，既可以解决冰雪桥面除雪防滑的问题又可以减轻对桥梁的腐蚀破坏作用。本文从几种不同融雪材料的融雪化冰能力、对水泥混凝土及钢铁的腐蚀作用三方面研究选用适宜桥梁用融雪材料。

4.1 不同融雪材料融雪化冰能力研究

冰点是评价融雪剂融雪化冰性能优劣的重要指标。将几种代表性融雪材料的冰点测试结果作图如图1，能清楚判定各个融雪剂融雪化冰能力强弱。相同浓度融雪材料溶液的冰点越低，其使用等量的融雪材料则能在更低的温度下融雪化冰。相同的温度下，对应的融雪材料浓度越低，使用融雪材料的数量越少，则融雪材料的融雪化冰能力越优。从测试结果看出，1#及3#融雪材料融雪化冰能力优。从融雪化冰功能方面择优选择融雪材料的顺序为1#>3#>2#>4#。

表2 融雪剂冰点测试结果

4.2 不同融雪材料对水泥混凝土的腐蚀作用研究

许多研究成果已证明随着盐溶液浓度的增加，混凝土的剥蚀量也逐步增大，到达某一峰值后迅速降低，即中低浓度的盐溶液对混凝土剥蚀破坏影响最大，冻融试验选择融雪材料浓度为3%溶液为冻融介质，在-18～+5℃之间进行冻融循环试验，经过30次冻融循环后测试比较水泥混凝土表皮剥落量，考察研究几种融雪材料对水泥混凝土的剥蚀破坏作用。

不同融雪剂环境条件下，水泥混凝土表面剥落量测试结果如表3所示。根据以上测试结果作图(如图3所示)。在相同冻融条件下，几种融雪材料对混凝土剥蚀作用不同。其中与清水为参照，可以看出任何融雪材料的剥落量都比清水环境要大很多。如果以工业盐为参照，可以看出有机非氯的融雪材料3#和4#对水泥混凝土的腐蚀作用比工业盐降低38%左右，掺缓蚀剂的1#融雪材料比工业盐降低54.4%，对混凝土腐蚀破坏作用最弱。按照对混凝土腐蚀作用的强弱，选择融雪材料的顺序为1#>4#>3#>2#。

表3 融雪剂种类对混凝土剥落量的影响

4.3 不同融雪材料对钢铁的腐蚀作用研究

项目组参照我国现行标准《道路除冰融雪剂》(GB/T 23851-2009)中规定的旋转挂片法(GB/T 18175-2000《水处理剂缓蚀性能的测定 旋转挂片法》)，不同融雪材料深度5%溶液中浸泡7d后，不同融雪剂溶液对挂片腐蚀作用呈现出不同的变化和现象(如图4所示)，计算不同融雪材料的腐蚀速度及相对工业盐的缓蚀率如表4所示，并作图5。几种融雪材料环境下，工业盐的腐蚀最严重，其他测试环境中相对于工业盐的缓蚀率1#最高，对金属腐蚀作用最弱。按照缓蚀效果择优选择融雪材料的顺序为：1#>3#>4#>2#。

表4 融雪剂对碳钢的腐蚀速率和相对工业盐的缓蚀率

5 结论

综上研究测试结论，我们可以看出，桥梁融雪材料的选择一方面要以起到融雪化冰清除桥面冰雪为首要目的，其次应考虑减轻或避免融雪材料对桥梁的构成材料如混凝土和钢筋的腐蚀破坏作用。当然经济方面的因素也是选用何种融雪材料必须考虑的因素之一。从性价比综合考虑，工业盐直接用于桥梁上除雪防滑负面影响最严重，掺缓蚀剂的复合氯盐融雪材料从融雪化冰能力及对桥梁的腐蚀程度来看都是最好的选择。

[1] 洪乃丰.氯盐融雪剂是把“双刃剑”浅议国外使用化冰盐的教训与经验[J].城市减灾， 2005(4):19-21.

[2] Wang Kejin, Nelsen Daniel E., Nixon, Wilfrid A. Damaging effects of deicing chemicals on concrete materials[J]. Cement & Concrete Composites，2006, 28(2):173-188.

[3] 吴天容. 国外化学融雪剂除冰剂的开发与进展[J].无机盐工业，1989,102(5):28-32.

[4] 张洋，户立，张嘉鹏.无腐蚀复合融雪剂研制与应用[J].中国公路，2006(5):110-111.

[5] 刘楠.公路用融雪剂应用研究现状与发展趋势[J].北方交通，2012(1).

Selection of Snow-melting Material for Bridge

XUTian-yu

(Liaoning Provincial Transportation Construction Management Co.,Ltd.,Shenyang 110005,China)

The research on the influence of snow-melting material on host material of the bridge is made emphatically, the research on snow-melting and deicing capability of several kinds of different snow-melting materials and corrosive effect on cement concrete and steel is made, and selection suggestion on snow-melting material for snow removal and skid resistance of the bridge is put forward.

Bridge; Snow-melting material; Snow-melting and deicing capability; Corrosive effect

1673-6052(2016)11-0018-03

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.11.005

U416.41+2

B