桉木颗粒对沥青路面暗冰形成及消融影响机理研究
当前，对于解决冬季道路积雪这一问题，主要有人工机械清除、物理融雪化冰以及化学融雪化冰三类方法。在一系列除冰措施中，布撒融冰盐以操作简单、成本低、除冰速度快、效果好等优势被广泛使用，而融冰盐的大量使用不仅会降低沥青路面的使用年限和服务水平，增加道路腐蚀损坏，也会对道路周边生态环境早成极大的影响，因此国内外广大学者在建立合适的道路融雪剂性能评价方法和开创新型道路除冰融雪技术上进行了广泛的研究。
1国外研究概况
McElroy等人于1988年开发出一种融冰试验方法．称为SHRP融冰试验，用于测定在特定温度条件下固体融雪剂在一定时间内的融雪化冰能力。由于SHRP试验方法存在冰样厚度难以控制、试验参数单一等缺点，不能有效的指导融雪剂的使用。不同的融雪剂在冰雪面上的渗透深度、扩散面积不同。2012年美国交通局对SHRP试验的基础上进行了改进，推出了标准剥离试验。Jian Zhou等人研制出一种新型的缓释型融雪沥青混合料来加快沥青路面上冰雪融化的速度。在不影响沥青路面使用性能的前提下，用镁铁质代替70%的矿粉，可以达到较好的融雪效果。Sang Luo等人采用高弹性沥青混合料（HEA），加入除冰剂Mafilon (MFL)，以改善融雪除冰性能和沥青路面的功能性能，通过海绵提升试验和混合－冰结合剪切强度试验，对除冰效果进行了评价。结果表明，HEA—MFL混合料在改善沥青路面性能和融雪除冰方面具有很大的应用潜力。Han—Cheng Dan等人在此基础上帮助并优化了除冰盐在冬季路面上的使用。通过室内试验观察了除冰过程中盐溶液的体积和温度的变化，并计算了盐的溶解速率，建立了考虑周围环境影响的路面盐溶液温度随时间变化的预测模型。根据试验结果，建立了融雪剂溶液温度与冰点的关系，提出了一种气温、风速和冰厚的融冰道路盐用量的预测方法。
1984年，Lee R.C.在桥面上利用地热水进行加热，发现桥面上加热的区域与未加热的区域相比温度能高出2～14℃，从而可以充分利用利用加热区域的温度进行桥面抗冰。但是这种方式同样存在一些问题，主要受地热资源储存量的影响，在量少的情况下抗冰效果以及桥面融雪化冰的效果就会很不理想且效率低下。Sherif Yehia、David Ferdon 等人对掺加钢纤维、钢屑的混凝土导电性能进行了研究。研究发现，导电混凝土中掺加1.5％的钢纤维和20％的钢屑时，导电性能最好，除冰雪用时较短。Nebraska公路总局在Roca的一座桥面上进行导电混凝土桥面融雪除冰的研究，此混凝土中掺加了1.5％的钢纤维以及25％的石墨。研究发现其在大面积降雪的天气中应用效果良好，能够有效清除桥面上的积雪，且输入的平均功率在不小于425W/m2时就能融化全部积雪。美国的Osborne和Hutcheson在1989 年提出在沥青路面中加入一种能够吸收微波的物质，并做了相关实验。结果表明：微波的频率在2.45GHz 时，沥青路面升温至120℃所用的时间仅为200s。在原有基础上再掺加一定含量的磁铁石时，升温的时间仅用80s。1995 年，Howard W. Long等学者在含有20％无烟煤的沥青路面上覆盖了5cm厚的冰层。他们发现，冰层在微波的作用下很快就脱离了路面并且几乎没有吸收微波，此研究表明在沥青路面上掺有微波吸收能力较强的混合料能大幅度提高路面融雪化冰的能力。20 世纪 80 年代，美国的 DOT 公司研制出了一种环保型融雪剂—CMA，但由于原料价格高，导致其出售价格昂贵，因此目前CMA 并未被大量推广使用。Todd A Bloomer 用糖蜜脱糖加工中的废弃物研发出两种融雪剂，还申请了专利。Satva P Chauhan 等人用长链烷基脂肪酸酯加工中的副产物配制出了一种液体融雪剂。Robert A Hartley 等人利用农产品深加工副产物 BCS（酿造浓缩液）、DCS（蒸馏浓缩液）和 CCSL（浓缩玉米浆）研发了一种防腐蚀型融雪剂，另外他们还按一定比例混合氯化物、碳水化合物(糖)、磷酸盐配制出了一种低腐蚀性融雪剂。Ihs 等人将氯化钠和 CMA 按照一定的比例混合，制造出了一种新型的融雪剂。Robert 等把三乙醇胺或磷酸盐作为缓蚀剂加入到氯化镁中配制出了一种防腐蚀融雪剂。James 以工业糖蜜作为缓蚀剂添加到氯化物中得了良好的效果。Robert S K将一种辐射吸收物和少量的缓蚀剂添加到氯化物中配制出一种具有高效防腐蚀性能的融雪剂。
2国内研究概况
目前，我国尚未制定融雪剂使用量的标准，很多省市都是根据冬季降雪的实际情况来确定适合本地区的使用量。而且对于融雪剂融雪性能的评价较为单一，根据GB/T23851—2009《道路除冰融雪剂》指出固体或液体融雪剂的工作效果普遍采用相对氯化钠融雪效果的90%作为指标来评价融雪剂融雪性能。冯长林等人在室内模拟不同融雪剂在沥青路面上的除冰情况，试验后经分析化冰效果得出：随着盐浓度或融雪剂使用量的不断升高，融雪剂的除冰效果并不是一味地增大的，在使用量上存在一个适宜的标准。张璐军等人依据融雪剂对水冰点的降低情况，提出了不同区域的融雪剂使用量的选择方法：①调查当地最低气温Ｔmin；②依据盐溶液浓度与冰点的曲线图，采用二次多项式进行拟合，得出回归公式用以确定溶液浓度ｒ；③降雪密度按0.6g/cm3计算，得出融雪剂的撒布量m：m=6r。
尉学勇、王晓谋等人以太阳能为清洁能源，设计了光伏路面融雪系统，并在西藏高寒地区对水泥混凝土路面的融雪化冰性能进行了研究。陈明宇等人将太阳能融雪化冰的技术应用到了沥青路面中，其原理是沥青路面将太阳能辐射的光能转化为热能，并且经过换热介质将热量输送至储存器中，热泵从储存器中抽取热量以供沥青路面融雪化冰。但是此系统仍然存在不完善之处，其性能主要基于实验室内评价，没有适用于室外，换热效率较低、能量无法实现跨季储存。2010年赵宏明在室外的混凝土板内布置了碳纤维发热线进行融雪化冰的研究，研究表明当混凝土板的输入功率为300～1000W/m2时，融化厚度为70mm积雪的最长时间不超过5.25小时。李卓球、候作富等人较为细致的研究了导电混凝土掺加碳纤维后的融雪效果，并在室外低温环境下进行了导电混凝土的融雪化冰的实验，证明了其在路面工程中良好的融雪效果。李丹、董发勤等人研究了掺加钢纤维和石墨的复相导电混凝土的融雪化冰性能，他们发现当钢纤维的掺加量在0.5％～2％之间，石墨的掺加量在5％～20％时，混凝土的导电性能良好。但是抗压强度不高，所以无法应用到实际路面当中。杨元霞等人的研究表明，当混凝土中石墨的掺量在0％～25％增加时，混凝土的抗压强度随之成反比例关系，下降趋势明显，降低幅度最大能达到50％，这说明以石墨作为导电组分的混凝土在实际应用中受强度的影响很大且在某些特殊地段不能得以应用。长安大学于2008 年研制了一种添加盐化物类抗冻结沥青混凝土路面，并在京沪高速公路段成功铺筑。但其路面受盐化物数量的影响以及在低温天气中渗出过于少量的盐化物，从而不足以彻底清除冰雪，残留的积雪结冰会降低路面的抗滑性能。盐化物与路面冰雪形成的混合液也会腐蚀路面，从而影响路面的使用性、耐久性。陈拴发等人研制了一种融冰雪路面封层材料，它是以氯化钙为主剂，并且在沥青路面上具有良好的疏水性能。但其受低温影响较大，当处于-30℃以下的低温时几乎丧失了融雪化冰的效果。并且易受路面上车辆行驶的磨损，致使封层材料的耐久性降低，所以适用性就会受到局限。王宝民等研制成功了一种新型 DGW环保型“除冰剂”，该除冰剂不仅能有效除冰融雪，而且对沥青混凝土路面、水泥混凝土路面、道路管网以及植被等均无腐蚀性。陈宗伟依托西部交通建设项目进行了环境友好型融雪材料研制及其应用研究，其研究发现硅酸盐、锌盐、钼酸盐、钨酸盐、硫脲和酒石酸盐等试剂对氯盐具有较好的缓蚀效果。添加不同配比缓蚀剂成分的融雪除冰剂溶液碳钢腐蚀速率可降低至0.064～0.442mm，仅相当于工业氯化钠腐蚀性的 7.9%～54.7%，但他提出的较优融雪除冰剂配方中仍含有 97.5%工业盐Na Cl，在本质上与传统氯盐融雪除冰剂差别不大。张天德利用甲基葡萄糖甙生产中的副产品（母液）—甲基葡萄甙水溶液为主要原料，经过脱醇、脱色精制，然后配以二乙二醇或三乙二醇等原料，经过混合搅拌配制出一种环保型融雪剂。韩春兰等用尿素、氯化钙、硫脲、葡萄糖酸钠、重过磷酸钙等为原料研发出了一种可以促进植物生长、相对钠盐对碳钢的缓蚀率达到了80%以上的新型复合型融雪剂。曾平等人以驱蚊酯生产过程中产生的废醋酸为原料，经碱皂化和活性炭吸附有机杂质，制备了一种环保型融冰剂。该产品的融冰能力为同等浓度下氯化钠的163%，产品对碳钢的腐蚀率为Na Cl的7%，对混凝土无腐蚀。
3研究现状总结分析
当前国内外对融雪剂的使用品种，以及使用量的作用及影响有过一定程度的研究，但在实际应用过程中仍然存在着很大的随意性，人们对于合理布撒融雪剂在观念上还未形成意识。国内外对于融雪剂使用量的影响因素分析多通过实验室模拟条件测定，与真实道路冰雪环境存在一定程度上的不适配。
当前提出的各种融雪方法都有其各自比较明显的优缺点，还未发现可以广泛使用，并且节能环保高效的融雪化冰方法。物理类融雪化冰方法对环境的破坏较小，到成本造价高，发热速率慢，不符合节能要求，工作过程中潮湿环境下持续高电压存在交的安全隐患。化学类融雪方法仍然无法避免融雪剂对路面造成的腐蚀作用，发展还不完善。以醋酸盐为代表的环保型路面融雪剂价格高，经济性不高。国外对环保型融雪除冰剂的研究有一定的成果，但成产技术相对封闭。我国在环保融冰化雪材料技术方面有一定的研究，但市场上仍然以传统氯盐类融雪剂居多，缺少适对性强、经济性高、融冰效果好且环境友好型融雪除冰剂。
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