赵佃宝,朱 辉，曲恒辉，张圣涛,2,李永振

(1.齐鲁交通材料技术开发有限公司，山东 济南 250014；2.山东交通学院,山东 济南 250300；3.山东省交通科学研究院，山东 济南 250100)

在我国北方地区，由于冬季低温期漫长，强降雪造成的积雪和冰冻严重影响着道路通畅，尤其对于高速公路为了保证降雪期间道路运营畅通以及缩短封闭交通的时间，使用融雪剂已成为城市除雪融冰、减少交通事故及缓解雪天交通压力的重要方式[1]。目前，公路工程中使用的融雪剂主要包括有机融雪剂和无机氯盐类融雪剂两种，其中氯盐类融雪剂多为氯化钠、氯化钙和氯化镁等氯盐的混合物，价格便宜，应用广泛，但是其对金属、混凝土等物质腐蚀作用强烈[2]。氯盐类融雪剂在融雪化冰方面具有很大优势，但氯离子易造成道桥腐蚀和环境污染，使得氯盐类融雪剂在使用范围上受到一定程度的限制[3]。在环保节能日益重要的今天，探求低腐蚀性、融雪能力强、成本低的环保型融雪剂是摆在我们面前的重大课题[4]。

本文主要针对市场上几种典型的环保型融雪剂和氯盐类融雪剂进行性能对比分析评价，并结合相应产品的实际工程应用情况，对产品的综合性能进行评价并提出相关建议。

1 实验方法

试验选取了五种类型的融雪剂进行性能对比分析，编号依次为1#、2#、3#、4#和5#。其中1#-4#为液体环保型融雪剂，成分为多元醇、有机酸盐及外加剂类；5#为固体氯盐类融雪剂，成分为氯化钙、氯化钠和氯化镁的混合物。五种类型的融雪剂均符合我国国家标准《道路除冰融雪剂》(GB/T 23851-2009)中各项试验检测指标的要求。结合工程应用实际，重点对上述五种类型融雪剂不同浓度条件下的冰点、最大融雪化冰能力、二次结冰的情况、植物种子相对受害率等指标进行了深入研究分析。

2 实验结果与分析

2.1 冰点

融雪剂的冰点是反应材料性能的关键基础指标，试验结合现场实际降雪量与降雪深度的关系，利用SYD-2430型冰点测定仪依照规程GB/T 2430的要求对不同浓度条件下的冰点进行试验检测，以期对其低温性能做出合理评价。

表1 降雪量与积雪深度关系表

图1 不同类型融雪剂的冰点

由图1可知，五种类型融雪剂的冰点体现出较大的差异。当五种类型融雪剂经过与水进行不同程度的稀释后，低温性能下降较快，当与水掺配比例为1∶3时，除了4#冰点为-6.8以外，其余四种类型融雪剂的冰点均在-6℃以上。结合工程实际中1cm厚度的积雪完全融化成水的量约为800g/m2,当道路不封闭交通时，由于路表放热、轮胎与路面摩擦产生的热量等外界因素导致的路表积雪融化会对洒布的融雪剂造成很大程度的稀释，融雪剂的冰点也会随之升高。鉴于工程实际中固体氯盐类融雪剂25～30g/m2及液体融雪剂40～50 g/m2的洒布量，同时固体氯盐类融雪剂若发挥融雪化冰效果，存在固相向液相转变的过程，并且当浓度为23%时冰点最低的情况，对于固体氯盐类融雪剂和液体融雪剂相当于分别进行了约1∶8和1∶16的稀释。因此，这种情况下需重点考虑冬季晚间路面二次结冰的潜在危害。

2.2 融雪化冰能力

考虑山东地区冬季-10℃的不利天气情况，对五种类型融雪剂在-10℃的条件下进行融雪化冰能力的对比分析，以评价其工程应用性能。

表2 不同类型融雪剂5h融冰能力(-10℃)

图2 两种融雪剂用量与融冰量之间关系曲线

由表2可知，五种类型融雪剂在-10℃条件下与冰块作用5h后的融冰性能排序依次为5#>1#>4#>2#>3#，融冰能力以单位质量的融雪剂所能融化的冰量计，5#固体融雪剂5h的融冰性能优于其他四种环保型融雪剂。对于不同剂量的4#液体环保型融雪剂和5#固体融雪剂在-10℃条件下与99g冰块经过作用16h后的融冰性能进行了对比分析，相同质量的两种类型融雪剂在同样的外界环境条件下，固体融雪剂的融冰量(最大融雪化冰能力)为液体融雪剂的4倍之多，表现出了优异的融雪化冰性能。因此，液体融雪剂应在环保的同时，经过配方优化改善其融冰能力以达到高速公路在冬季的交通运营需求。相关研究表明，氯盐类融雪剂对水泥混凝土路面腐蚀较为严重，而对沥青混凝土路面的腐蚀相对较小，并且市场上固体融雪剂洒布机械设备的自动化程度较液体融雪剂高，若兼顾产品环保和融雪性能，建议对于高速公路不同结构物，选择特定类型的融雪剂或结合使用不同类型的融雪剂。

2.3 融雪剂环保性能

2.3.1 植物种子相对受害率

土壤中可溶性盐类过多对植物的不利影响是多种多样的，但主要危害包括生理干旱、特殊离子的毒害和破坏正常代谢[5]。本文采用相对受害率这一指标来研究盐对种子发芽率的影响，选取了20粒经过氧化氢溶液浸泡处理的草地早熟禾种子平铺在垫有定性滤纸和脱脂棉的发芽盒内，依照融雪剂在工程实际中的使用浓度湿润，置于25℃的室温中培养、观察记录。

图3 五种类型融雪剂的植物种子相对受害率

由图3可知，五种类型的融雪剂均会对植物种子的发芽情况产生不同程度的抑制作用，其植物种子相对受害率排序依次为5#>1#>3#>4#>2#。相对于固体氯盐类融雪剂，液体环保型融雪剂对于植物种子的影响相对较小，但是其浓度的大小对于种子发芽所需时间及生长情况产生直接影响。因此，应注意融雪剂的使用方式，否则高浓度的化学类产品浸入生态体系，会严重破坏植物生长所需的平衡环境，导致植物枯萎死亡[6]。

2.3.2 碳钢腐蚀率

本文利用经打磨后的铁钉置于四种类型的融雪剂溶液和水中，经一定时间观察铁钉的锈蚀情况，定性分析判别各融雪剂对金属的腐蚀情况。

图4 铁钉经在融雪剂和水浸泡7d锈蚀情况

如图4所示，铁钉经在空白对比试验水中和氯盐溶液中已表现出较大程度上的腐蚀，在实体工程应用中由于氯盐的作用，更多的氯离子会聚集在钢筋周围，混凝土对钢筋的握裹力逐渐丧失，导致混凝土开裂，路面逐步失去安全性和耐久性[7]。而在其他三种液体环保型融雪剂中腐蚀程度较小，尤其是1#基本上没有任何腐蚀迹象，因此，液体环保型融雪剂相比固体氯盐类融雪剂对于金属腐蚀程度较小。

2.4 路面摩擦衰减率

为保证道路行车安全，利用摆式摩擦系数测定仪对1#、3#、4#和5#融雪剂洒布后的沥青混凝土试块(SMA-13)的摩擦系数进行了测试(表3)，以对各类型融雪剂对路面抗滑性能的影响作出评价。

表3 不同类型融雪剂洒布后的路面摩擦系数

由表3可知，四种类型融雪剂的洒布均会造成路面摩擦系数不同程度的下降，对路面抗滑性能均会产生不利影响。路面摩擦系数衰减率由大到小依次为：1#>4#>3#>5#，其中，相比液体环保型融雪剂对于路面抗滑性能产生较大程度的影响，固体融雪剂对其影响较小，这与融雪剂的固有属性有着密不可分的关系。

3 结论

(1)对于固体氯盐类、多元醇及有机酸盐类融雪剂经过一定程度的稀释后，其冰点及融冰能力会大幅衰减，鉴于相同质量条件下的固体氯盐类融雪剂的融冰能力为液体环保型融雪剂的4倍，因此，应结合路用情况，在兼顾环保性能的同时，根据最不利因素条件下的融雪剂性能设定洒布方式和洒布量，以避免道路二次结冰对交通安全带来安全隐患。

(2)结合固体氯盐类融雪剂和液体环保型融雪剂的实际路用性能，建议在环境温度较低(-10℃)、积雪厚度2cm以上时考虑机械除雪和融雪剂洒布相结合的方式进行除雪防滑作业。

(3)结合工程实际，固体融雪剂洒布设备相较液体融雪剂自动化程度和工作效率高，可实现洒布过程精细化控制。因此应在提升液体环保型融雪剂性价比的同时，加大专用洒布设备的研发力度，以满足冬季高速公路除雪防滑工作的需求。