高速公路融雪除冰涂层新技术应用研究

高速公路融雪除冰涂层新技术应用研究

王竑金峰

浙江沪杭甬高速公路股份有限公司绍兴管理处绍兴312000

摘要：针对传统除冰雪方法的弊病，浙江沪杭甬高速公路股份有限公司于2015年12月在G92K234+394曹娥江大桥桥面段引入了低表面能缓释型路面除冰涂层新型材料技术进行应用试点，本文就此项新技术材料的主要用途特点、使用方法、应用情况以及经济性评价等方面进行评述、探讨。

关键词：高速公路；除冰涂层；新材料

前言

伴随着高速公路的快速发展，对养护管理工作的要求也越来越高，尤其是冬季道路的抗冰防冻工作。为保证路面的畅通、车辆的安全行驶，预防和延缓高速路面结冰是保持路面安全畅通的重要目标，传统的道路除冰雪方法都存在劳动强度大、除冰雪效率低、环境污染严重等不同程度的缺陷，因此更高效环保的主动除冰雪技术业已成为目前业内研究的重点。

一、新材料、新技术用途特点

1、基本定义

低表面能缓释型融雪除冰涂层（hydrophobiccoatingwithanticoagulation）：一种缓释型三组分路面除冰雪涂料，由有机硅橡胶乳液、多官能团硅橡胶类交联剂及增粘剂、冰点抑制剂构成。

2、材料及技术特点

冰涂层包括成膜组分A、胶粘组分B和抑冰组分C。涂层中的低表面能疏水膜和复合冰点抑制剂的协同作用加强了路面防冰融雪效果，在低表面能疏水膜降低冰晶对路面粘附性的同时，多孔吸附载体对复合冰点抑制剂的吸附性使得涂层具有缓释、长效释放效果；而涂层中的有机硅橡胶乳液具有透气封水性和自清洁性能，增加了涂层与路面的粘附性，可自动清除表面覆盖灰尘，能够恢复冰点抑制剂对冰点的抑制作用，主动维持路面防冰融雪，确保冬季路面除冰融雪需求。

低表面能缓释型融雪除冰涂层同时具备物理除冰和化学除冰效应。低表面能具有疏水特性，雨水在疏水涂膜呈现球形液滴，在外界扰动下，液滴沿坡道滚落、流淌，表面难以形成连续水膜。冻结时，冰层与路面粘结强度降低，车辆碾压下，冰层易破裂，此为涂层的物理除冰作用。当温度较低时，冰点抑制剂的化学除冰作用将起主导作用。多孔吸附载体材料内部吸附大量的冰点抑制剂，降雪时，冰点抑制剂在车辆的扰动下，缓慢从多孔材料中释放，阻止水分子之间的氢键缔合，降低水的冰点，达到主动除冰融雪效果。

二、融雪除冰涂层实施方法

1、喷涂工艺

低表面能缓释型融雪除冰涂层施工工艺分为人工滚涂、小型设备喷涂、洒布车喷涂三种方式，根据具体的施工场合和要求选择合适的施工方法。

2、喷涂工序

融雪除冰涂层的工程质量既取决于涂层的生产工艺，又与路面施工的合理性相关。为保证效果，对于冬季沥青混凝土路面，涂层宜在干燥、温度适宜环境下施工喷涂（喷涂时温度应大于-5℃），相对湿度不高于75%，风速不大于4级。

（1）将成膜组分A、胶粘组分B和抑冰组分C三组分放于事先准备好的塑料桶中，上面覆盖油毡布，放于阴凉地方，密封、遮光保存。

（2）提前将称量好的水装入大桶备用，将A组分倒入水中搅拌均匀，并将稀释的A组分抽入车罐。

（3）封闭交通，在施工作业控制区内设置安全标志、标牌。

（4）现场将组分C按照一定比例缓慢地加入到正在搅拌的A组分中，以300-500rpm的转速搅拌10min，再将组分B按照一定比例缓慢地加入到正在搅拌的混合组分中，以300-500rpm的转速搅拌10min，混合均匀后制得低表面能缓释型融雪除冰涂层，施工时边施涂边搅拌。

（5）对路面进行清扫，以保证路面干净无污。

（6）检测路面构造深度后开始喷洒除冰涂层，喷洒完毕后在涂层表面撒布一层石英砂。

（7）及时清理现场，除冰涂层表面固化后开放交通。

三、应用情况

1、应用经过

实施范围G92K234+394曹娥江大桥甬向三、四车道桥面，路段面积8700平方米。通过准备阶段后，施工方于2015年12月7日午后进场施工，当天完成合同全部工作内容。通过现场配制融雪除冰涂层新型材料，使用撒布车喷涂，共消耗A、B、C三种组分以及添加石英砂分别为3490KG、54KG、810KG、87KG，于固化完结后直接开放交通。

2、质量评价

（1）抗滑性能评价

由第三方对喷涂前后路面的摩擦系数、构造深度进行了试验检测，检测结果显示融雪除冰涂层对曹娥江大桥路面的摩擦系数与构造深度并无明显下降，说明融雪除冰涂层并不会降低路面的抗滑性能。检测数据见表1、表2。

（2）疏水性能评价

于2015年12月16日对已施工完的融雪除冰涂层进行了洒水试验效果检测，检测时间为晚上10点至12点，检测位置在K234+100附近，结果显示融雪除冰涂层具有良好的疏水效果，洒水路表也未见结冰现象。检测数据见表3。

（3）抗凝冰性评价

融雪除冰涂层撒布后的2015年12月21日至12月23日、2016年1月31日至2月1日共5天时间内杭甬绍兴段出现了雨雪天气，雪夹杂雨水，湿度较大，路段内并没有出现明显的凝结冰与压实雪。

三、经济性简析

低表面能缓释型融雪除冰涂层是以混合液的形式人工涂刷或机械喷洒施工在路表，干燥固化后形成的，取材方便、施工简单。作为新型功能材料，在路面的融雪除冰养护方面，与其他融冰雪技术相比进行经济性分析。

综上所述，目前采用较多的机械和人工除雪作业费用高、危险性大，对路面和桥面有损伤；而抛洒融雪剂和防滑料作业对环境污染严重、对路面和桥面有腐蚀作用。使用的环保型主动融雪防冰冻涂层，施工工艺简单、可操作性强，具有一定的经济效益。

结论

通过对低表面能缓释型融雪除冰涂层理论性能参数的研究，以及实际曹娥江大桥桥面的应用分析，得出结论：

1、低表面能缓释型融雪除冰涂层具有施工工艺简单、方便环保，对路面行车安全无影响。

2、低表面能缓释型融雪除冰涂层具有良好的疏水效果，具有一定的抗凝冰效果。

3、通过比对分析，使用低表面能缓释型融雪除冰涂层具有一定的经济效益。

建议在今后的抗冰雪保畅通周期之中，在易结冰路段继续使用新型融雪除冰涂层材料，为抗冰雪战役加厚一道防线。

作者简介：

王竑（1981-）男，浙江绍兴人，现供职于浙江沪杭甬高速公路股份有限公司绍兴管理处，本科，工程师，从事高速公路养护管理工作。

金峰（1967-）男，浙江绍兴人，现供职于浙江沪杭甬高速公路股份有限公司绍兴管理处，从事高速公路安全、养护管理工作。