沥青路面低温结冰抗滑方案设计文献综述

 2022-06-25 10:06

沥青路面低温结冰抗滑方案设计文献综述

前言

我国北方、中部道路路面冬季积雪或结冰给行车安全带来极大安全隐患,冰雪使道路摩擦系数降低,使汽车制动距离延长、方向失控、甚至刹车失灵,造成严重交通事故。路面积雪过后往往会结成“黑冰”,“黑冰”就是沥青混凝土路面结有一层薄冰,由于冰是透明状,故在沥青混凝土表面看起来与沥青混凝土道路颜色一致,不易察觉,称之为“黑冰”,“黑冰”通常面积大、硬度高、厚度薄、不易铲除、不易察觉等特点,对公路通行车辆带来严重的安全隐患,对人身安全造成伤害,对经济造成巨大损失。

本方案针对我国中东部地区,冬季无明显强降雪、平均气温不低于-10摄氏度、常有薄冰的情况下研究抗滑方案。

国内外研究概况

20世纪90年代以来,北美、 北欧、日本、中国等多雪国家和地区,为解除冰雪的危害,投入了大量的人力物力,探索出许多有效预防和清除冰雪的方法。目前世界各国采用的道路抗滑法主要以除去道路表面的冰雪为主,除冰雪方法分为主动抑制路面冰雪和被动除冰融雪技术两大类。

主动融冰雪技术主要是通过路面的特殊功能来实现除冰融雪,包括热力融雪法、抑制冻结铺装除雪法等,这些方法目前在世界范围内应用还较少。(1)抑制冻结铺装法:在抑制冻结铺装方法中,国外相关机构对镶嵌类铺装技术做了大量的研究。此法一般是在道路路面摊铺完成以后,将一些与道路材料弹性形变不同的弹性体嵌入道路表面,当道路积雪结冰时,在车辆荷载的作用下,由于弹性材料与路面变形不一致从而使冰层被脱空进而破裂,从而达到除冰的目的。现有弹性材料较多,比如废轮胎胶粉颗粒、弹性树脂等弹性良好的材料都可用于抑制冻结铺装。此方法最早约在上世纪七八十年代由瑞典所提出构想,随后日本有关机构对抑制冻结铺装路面进行了相关的室内试验研究分析,并于1979 年进行了有关试验段的铺筑及后续研究分析。(2)热力融雪法:热力融冰雪方法最早是由日本道路机构提出的构想,随后美国、瑞士等许多国家相关部门对热力融冰雪技术进行了试验研究与进一步完善。现阶段试验研究较多的为利用地热或者太阳能的能量加热融雪,这两种方法都是不同来源的能量转化为特定形式加以储存,然后在雨雪天气情况下利用前期所储存能量转化为热能进而使道路表面冰雪融 化。北京工业大学李焱锋、武海琴等人,对发热电缆除冰雪技术进行了室内试验研究,并进行了相关模拟分析,结果基本令人满意。

被动除冰融雪技术:(1)机械除雪法:机械除雪法是通过机械与冰雪直接作用,以达到清除的目的。其既可以单独使用,也可以辅助其他融雪技术协同作业。机械除雪法应用范围广,除雪速度快,适合于大面积机械化清除作业,是目前应用最为广泛的除雪方法。机械除雪法根据其工作原理的不同,可以分为推移式、螺旋抛投式、滚压式、铲剁式和锤击式5种。目前,广泛使用的主要有犁板式、旋切式、扫滚式等。

(2)化学除雪法:化学除冰雪的原理是通过给路面洒布一定量的防冻结和融冰雪的化学材料(融雪剂),降低冰雪的结冰点,便路面冰雪融化或降低其强度。化学方法在气温相对较高(-20℃以上)、降雪量不太大时,除雪效果非常明显,但是有些化学材料对水泥混凝土构建有一定的腐蚀作用。

除上述方法以外还有另一种应用较少的方法:物理防滑法。此方法不同于以上几种方法,以上方法通过各种手段将道路表面的冰雪除去以达到抗滑效果,此方法是通过在降雪后路面撒布一定量的矿物防滑材料,使这些材料固结在路面冰雪表层,从而在一定时间内提高路面的摩擦系数,以消除冰雪造成的影响。除矿物材料外,还有新型环保防滑材料,该冰雪路面防滑材料采用农作物生产中被废弃的玉米秸,经粉碎、热处理炭化后浸渍在利用粮食加工过程中产生的浸泡液经科学配置的防冻剂中,形成一种尺寸稳定、吸湿性、韧性、表观硬度均优于原始材料的新型防滑材料。它可广泛用于寒冷或严寒 地区的高速公路、桥面、机场跑道、城市道路等冰雪路面的防滑养护作业。为防止矿物材料在存放时冻结,以使其与冰雪固结良好,可在其中添加一定的防冻剂,防滑材料的撒布可由人工或专用机械来完成。

本方案采用撒布木屑防滑法来达到防滑目的,目前国内外少有研究。本方案将从各个角度研究木屑防滑法的防滑指标。

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