冬季道路路面積雪或結(jié)冰，將給道路暢通和行車安全帶來(lái)嚴(yán)重的隱患。
雪與“黑冰”
冰雪使路面附著系數(shù)大大降低，使汽車打滑、制動(dòng)距離顯著延長(zhǎng)，甚至剎車失靈、方向失控，造成嚴(yán)重的交通事故。冬季道路和橋梁積雪或結(jié)冰，是公路交通事故頻發(fā)和保暢防患重點(diǎn)。據(jù)調(diào)研，世界主要大中城市冬季因道路積雪、結(jié)冰造成的交通事故，約占冬季交通事故總量的35%以上。
路面結(jié)冰通常，干燥路面摩擦系數(shù)為0.6，雨天路面摩擦系數(shù)降為0.4，雪天則為0.28，結(jié)冰路面只有0.18;結(jié)冰路面的汽車制動(dòng)距離為正常道路的6～7倍，寒冷地區(qū)冬季的交通事故率比其他季節(jié)要高出20%左右。
我國(guó)北方、中西部山區(qū)高速公路路面黑冰(薄冰)是冬季典型災(zāi)害性氣象之一?！昂诒币话阍跍囟冉咏诒c(diǎn)時(shí)形成，因?yàn)榻Y(jié)冰的顏色與瀝青路面顏色極為相似，駕駛員不好分辨，容易引發(fā)交通事故，故交警部門(mén)通常稱之為“黑冰”?！昂诒蓖ǔＣ娣e大、硬度高、厚度薄、不易鏟除、不易察覺(jué)等特點(diǎn)，對(duì)公路通行車輛帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。
“黑冰”路面紋理
為保證冬季冰雪天氣下道路的暢通和安全，冬季路面除冰雪方法主要包括被動(dòng)除冰和主動(dòng)除冰兩種。
1、主動(dòng)式融雪除冰技術(shù)
主動(dòng)式融雪除冰技術(shù)是近年興起的，該技術(shù)能夠有效的確保除雪的及時(shí)性，可以減少融雪劑的撒布數(shù)量與撒布次數(shù)，從而減少普通融雪劑中的鹽化物對(duì)道路結(jié)構(gòu)物及環(huán)境的危害，同時(shí)降低冬季除雪的工作難度，節(jié)省除雪時(shí)間，大幅降低冬季道路除雪保暢成本。
01抗凝冰材料
通過(guò)將特殊的融雪材料添加到瀝青混合料中替換礦粉等填料用于瀝青路面上面層，在冬季氣溫較低、空氣濕度增大的條件下，融雪材料被激活，通過(guò)行駛車輛的泵吸、毛細(xì)管作用及摩擦不斷析出，與降雪接觸后形成低冰點(diǎn)液體隔離層來(lái)發(fā)揮融雪作用，并有效的阻止冰層與路面之間的粘結(jié)。以5%的摻量替換瀝青混合料中的礦粉時(shí)，可使瀝青路面冬季結(jié)冰溫度降低至-5℃~-40℃，秋冬過(guò)渡期及初春時(shí)節(jié)，還可防止路面“黑冰”“暗冰”的形成，為行車安全提供保障。
02相變儲(chǔ)能材料
相變材料顆粒添加到混合料中，隨溫度變化而改變物理性質(zhì)并能提供潛熱的物質(zhì)。利用相變儲(chǔ)能調(diào)溫機(jī)理，在降溫過(guò)程中釋放相變潛熱、升溫過(guò)程中儲(chǔ)存相變潛熱的特性，主動(dòng)調(diào)控瀝青路面的工作溫度，延長(zhǎng)瀝青路面在適宜溫度工作的時(shí)間，改善瀝青混合料的工作環(huán)境;提高了瀝青路面對(duì)極端低溫、大溫差等適應(yīng)能力，進(jìn)行極端溫度“削峰填谷”，同等環(huán)境溫度條件下，一般瀝青公路路面溫度低于0℃時(shí)，相變調(diào)溫材料路面溫度在4℃，釋放大量潛熱，消除公路黑冰、凍雨冰層、冰凍層產(chǎn)生，提高冬季瀝青路面的行車安全性。該技術(shù)成本較大，目前相關(guān)技術(shù)有待完善。
03導(dǎo)電瀝青混凝土
即在路面鋪裝材料中摻入聚合物類、碳類或金屬類導(dǎo)電摻合料，使高絕緣性的路面鋪裝材料具備對(duì)熱和電的感應(yīng)和轉(zhuǎn)換能力，通過(guò)在路面內(nèi)部接通外部電源，將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽瑹崮芡ㄟ^(guò)路面材料與冰雪的接觸面向上傳導(dǎo)，冰雪吸收熱量后溫度逐漸升高，實(shí)現(xiàn)融雪化冰的目的。路面上的積雪吸收熱量，溫度達(dá)到0℃后繼續(xù)吸熱而融化成水。在融雪化冰的過(guò)程中，由于風(fēng)速、溫差的影響，在路面上有部分熱量因?yàn)閭鲗?dǎo)、對(duì)流、輻射作用而散失。雪的導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.049，因此當(dāng)有雪覆蓋于路面時(shí)，其熱損失極小，可忽略不計(jì)。隨著融雪化冰的進(jìn)行，雪的覆蓋率越來(lái)越少，路面與空氣的熱交換越強(qiáng)。瀝青的導(dǎo)熱系數(shù)為0.062，導(dǎo)電瀝青混凝土下方設(shè)置的一層或二層普通瀝青混凝土可作為絕熱層，減少熱量向下傳導(dǎo)。
通過(guò)利用發(fā)熱電纜為發(fā)熱體，將電能轉(zhuǎn)化為熱能，通過(guò)結(jié)構(gòu)層內(nèi)的導(dǎo)熱體將熱量傳到物體表面，再通過(guò)熱交換進(jìn)行融雪化冰。發(fā)熱電纜加熱系統(tǒng)具有無(wú)污染、運(yùn)行費(fèi)用低、熱穩(wěn)定性好、控制方便等優(yōu)勢(shì)。發(fā)熱電纜用于路面融雪化冰在北歐國(guó)家已經(jīng)有所應(yīng)用。
04橡膠顆粒瀝青路面
將廢舊橡膠輪胎破碎成一定形狀和粒徑的顆粒，以骨料的形式直接添加于瀝青混合料中而形成的新型的瀝青混合料，利用橡膠顆粒的彈性特性，改變路面與輪胎的接觸狀態(tài)和路面的變形特性，利用彈性材料局部變形能力較強(qiáng)的特性，通過(guò)路面在外荷載作用下產(chǎn)生的自應(yīng)力，使路面冰雪破碎融化，從而有效抑制路面積雪和結(jié)冰。該技術(shù)不但可以有效提高路面的除冰雪能力，提高道路安全性和運(yùn)行效率，而且為廢舊彈性材料的回收利用提供科學(xué)、合理的新途徑，利于環(huán)境保護(hù)，節(jié)省資源。其難點(diǎn)在于瀝青混合料不易壓實(shí)，工藝要求高。
05熱力融冰雪
熱力融冰雪技術(shù)是利用電力燃?xì)?、地?zé)?、太?yáng)能或電力等產(chǎn)生的熱量使冰雪融化，如微波加熱技術(shù)、地?zé)峁芗寄尽⒓t外線燈照加熱技術(shù)、發(fā)熱電纜技術(shù)、太陽(yáng)能加熱技術(shù)等。目前比較成熟的是地?zé)崮芎吞?yáng)能融冰技術(shù)，其主要原理是把水作為載體，借助水泵系統(tǒng)，通過(guò)水平埋管把夏天地表熱和太陽(yáng)能儲(chǔ)存于地下，冬天再借助水泵系統(tǒng)把熱能提到地表上來(lái)融雪化冰。
06固定式預(yù)警噴灑系統(tǒng)
通過(guò)“路面氣象信息子系統(tǒng)”連續(xù)監(jiān)測(cè)路面的溫度和路表摩擦力(路面濕滑系數(shù))，將監(jiān)測(cè)的信息經(jīng)“處理控制子系統(tǒng)”進(jìn)行分析判別，當(dāng)預(yù)測(cè)到道路將要結(jié)冰時(shí)，實(shí)時(shí)、主動(dòng)地控制“噴淋子系統(tǒng)”噴灑適量的環(huán)保型除冰液，使路面無(wú)法結(jié)冰，從而有效降低冰雪災(zāi)害影響、提高行車安全。固定式預(yù)警噴灑系統(tǒng)一般多用于高速公路橋面、隧道出入口路段。
2、哪些路段需要加強(qiáng)融雪除冰?
通常，道路陡坡路段、隧道的出入口處、橋面以及山區(qū)高速公路的背陰路段、彎道等，城市道路的十字交叉口、社區(qū)道路、園林道路、機(jī)場(chǎng)跑道等，融雪除冰任務(wù)較重。
我國(guó)主要是采用機(jī)械除雪、人工除雪和撒布融雪劑等方法來(lái)除雪，存在著環(huán)境污染和不能及時(shí)清除的弊端。主動(dòng)式融雪除冰技術(shù)在我國(guó)才剛剛興起，市場(chǎng)空間大，行業(yè)重視和推廣力度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，相關(guān)配套技術(shù)及應(yīng)用成本還需不斷改進(jìn)。道路路面融雪除冰是一個(gè)系統(tǒng)工程，時(shí)刻考驗(yàn)著道路運(yùn)營(yíng)管理者對(duì)冰雪天氣、突發(fā)天氣下的安全保暢能力，也是確保道路服務(wù)水平必須考慮的重要環(huán)節(jié)之一，任重道遠(yuǎn)，拭目以待。
