浅谈路面主动融冰除雪技术

(重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074)

一、前言

在我国北部和中部大部分地区，冬季和早春气温低。在雨雪天气情况下，道路在车辆反复荷载的作用下，积雪在压实后使路面表面附着系数大大降低，轻则引起交通瘫痪，重则导致交通事故或者重大交通事故。根据对世界主要大中城市进行调查得出的结论，因道路结冰造成的交通事故占冬季交通事故总量的35%以上。每年由此引发的经济损失是我们不得不面对的严酷现实，据统计，在2008年南方冻雨天气造成数上百万人的行程受阻，直接经济损失高达62×108元。

二、内部作用的融冰(雪)技术

(一)高弹性橡胶颗粒置换细集料技术

该技术是把破碎成一定程度的橡胶颗粒代替部分细集料，形成沥青混合料，应用于沥青路面，提高了路面的弹性，路面表面和冰层的粘结状态也得到了改变，在车辆荷载的往复作用下，局部应力就起到破碎冰雪的作用。20世纪70年代，瑞典道路研究者最早提出该技术。20世纪80年代，日本开始应用该技术。国内哈尔滨工业大学谭忆秋[1]近些年来进行了相关的试验研究。

(二)化学类冻结抑制剂技术

化学类冻结抑制剂技术是在沥青混合料中直接添加有降低冰点效果的材料，相当于融雪剂的内掺。融雪剂中的盐类物质溶解和电离的化学过程会为冰雪融化提供有利条件。

三、外部作用的融冰(雪)技术

(一)太阳能、地热等自然能源加热法

太阳能、地热能具有清洁、安全、环保、资源丰富等特点，将这类能源运用在道路融冰方面，既能节约现有资源也能达到融冰除雪的效果，这是目前最符合世界经济发展方向的一项技术。在热力融雪方面，最早的是利用资源丰富的地热能。1948年，美国首次尝试利用地下热水使路面积雪融化，并在俄勒同州Kalamath的一条道路上进行工程试验，该系统一直运行了近50年[11]。

(二)碳、钢纤维导电混凝土加热法

将一定比例的导电成份材料添加到沥青混凝土中形成一种新的复合导电混凝土应用于道路除冰的技术称为导电混凝土加热法。在具有良好的电热特性的同时也不会破坏路面原有的承载能力。外部电源的作用下，导电混凝土发热使路面升温以达到除冰目的。

(三)电能、自然能源混合加热法

混合加热法目前仅停留在设想阶段，该技术有着更高的热效率、集热速率快、可应用于较为严重的道路结冰地区等优点，但前期投资依然巨大、依然消耗能源，而且技术路线最为复杂，施工难度也大。

四、浅层地热能融冰方面的小探讨

太阳能和浅层地热能等自然资源融冰技术在资源的多方位利用和降低污染物排放方面具有不可替代的优势。但目前的技术难题和研究重点在于如何克服施工难度、研发新型材料、改进设计理念。热管技术早在1969年美国的新泽西就有成功应用的经验，但其热效率较低。今年来山东青岛的太阳风环境能源有限公司着力研发这方面的技术，并取得相当可观成绩。本人在今年5月份写的项目申报书中主要提出以下几方面的技术要点，仅供参考：

1)热管装置中工质的选择与影响其功能的因素的确定

由于热管融冰技术中只要蒸发部外界温度高于冷凝部外界温度，系统的循环即可维持，不需要任何能源消耗，这是地热利用的一大突破。

2)管道材料与工作井的研究

地热交换管道材料的性能决定着热能转换效率。井孔既是流体进出蒸发部与冷凝部的必经通道，又是进行后期地热激发的基础。

3)冷凝部管路选型与流量计算

热交换系统管道铺设方式可以有多种形式。①旋转形布管。可通过调整管道之间的间距来满足局部区域的特殊要求。

五、结语

从以上各个主动型融冰技术的综述可以发现：①主动型融冰技术较被动型优势更大，发展空间更大，是专家学者未来研究的重点；②主动型融冰技术均存在一定的技术难题和投资成本问题，这是阻碍其应用发展的关键；③主动型融冰技术发展方向趋于低耗能、零污染、高效率的时代方向。主动型融冰除雪技术是全球学者专家的热点问题，但是一直未达成共识。想要形成能够得到绝大部分学者认可的理论体系，需要伴随着新材料、新技术、新理念的进一步成熟和不断深入的研究。