楊煒楠

中鐵二十二局集團(tuán)第一工程有限公司 黑龍江 哈爾濱 150006

中國(guó)特色社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)目前已經(jīng)取得了階段性成果，各種各樣的技術(shù)手段如同雨后春筍般涌現(xiàn)，一系列新型高效材料也迎來(lái)了新的發(fā)展契機(jī)，這為許多行業(yè)帶來(lái)了進(jìn)步的可能性?？鼓牧鲜鞘志哂写硇缘男滦筒牧现?，它能夠在低溫條件下發(fā)揮作用，避免路面結(jié)冰等一系列問(wèn)題，從而達(dá)到提升交通安全性的效果，具有十分可觀的應(yīng)用價(jià)值。在這種情況下，對(duì)抗凝冰材料在北方的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行研究，顯然具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 案例介紹

抗凝冰材料作為一種新型材料，具有融雪和抑制結(jié)冰的功能，對(duì)其進(jìn)行合理利用，已成市政道路施工的重要組成部分。比如在霽虹橋周邊配套疏解工程-霽虹街經(jīng)緯街、霽虹橋周邊配套疏解工程-霽虹廣場(chǎng)道路順接工程及霽虹橋改造工程中，抗凝冰材料就發(fā)揮了重要作用，根據(jù)實(shí)際施工要求，霽虹橋結(jié)構(gòu)需要整體抬高1m左右，這使得順接霽虹橋兩側(cè)的市政道路橫縱坡坡率變大。但同時(shí)，案例工程所在地哈爾濱市位于我國(guó)北方地區(qū)，屬于典型的溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，具有氣溫低、降水量低的特點(diǎn)，冬季漫長(zhǎng)寒冷、年平均氣溫5.6℃，全年無(wú)霜期僅有168天，在出現(xiàn)大規(guī)模降雪的情況下，市政道路會(huì)出現(xiàn)積雪結(jié)冰的問(wèn)題，給車輛安全通行造成負(fù)面影響，特別是在瀝青路面上形成“黑冰”現(xiàn)象的情況下，車輛駕駛員更是很難確認(rèn)道路實(shí)際情況，這在一定程度上影響了冬季車輛通行安全性。在考慮哈爾濱市冬季道路特殊問(wèn)題的情況下，施工單位選擇在瀝青面層鋪設(shè)前添加了抗凝冰改性劑，最終確實(shí)取得了比較可觀的成果。

2 抗凝冰材料概述

2.1 研究背景

在過(guò)去的很長(zhǎng)一段時(shí)間里，我國(guó)北方地區(qū)冬季路面積雪結(jié)冰問(wèn)題都十分嚴(yán)重，給廣大人民群眾的生產(chǎn)生活帶來(lái)了一定的負(fù)面影響，特別是橋梁，彎道、上下坡路、高速公路上下匝道等特殊路段，更是時(shí)常在積雪、空氣濕度過(guò)大、溫度過(guò)低的情況下結(jié)冰，進(jìn)而造成嚴(yán)重的交通事故。從理論角度來(lái)說(shuō)，道路積雪結(jié)冰以后，車輪和路面之間的附著系數(shù)將會(huì)大幅度下降，此時(shí)車輛的制動(dòng)效果必將受到影響、安全性自然也無(wú)法得到保證。根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，在瀝青路面干燥無(wú)積雪的情況下，其附著系數(shù)約為0.6，而在路面上存在積雪的情況下，其附著系數(shù)只能達(dá)到0.2左右，這必然會(huì)導(dǎo)致車輛打滑、跑偏、剎車?yán)щy等問(wèn)題，在這種情況下，必須要合理利用抗凝冰材料，對(duì)其在北方地區(qū)的應(yīng)用情況進(jìn)行深入研究。

總的來(lái)看，可以根據(jù)我國(guó)北方地區(qū)的氣溫條件可以得知，在北方一些地區(qū)特別是冬季如果能夠積極利用抗凝冰材料，則能夠在一定程度上解決車輛的行駛問(wèn)題，有助于避免重大交通安全事故的發(fā)生。

2.2 抗凝冰材料應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

抗凝冰材料是最常見(jiàn)的主動(dòng)性防冰材料之一，它能夠取代傳統(tǒng)的撒鹽融雪和人工機(jī)械鏟雪模式，確保市政道路工程的安全性和穩(wěn)定性，即使是在冰雪天氣也能確保道路暢通，并起到避免大量交通事故的效果。在實(shí)際應(yīng)用中，其能夠?qū)⒙访姹c(diǎn)降低到-35℃，從而阻止道橋表面形成結(jié)冰，應(yīng)用適應(yīng)性極其突出，能夠在市政道路路面上發(fā)揮作用，且不會(huì)導(dǎo)致原有路面結(jié)構(gòu)的性能變化，讓市政道路路面結(jié)構(gòu)的壓實(shí)度和摩擦系數(shù)得到有效提升[1]。另外，抗凝冰材料本身具有一定的環(huán)保特性，其能夠在避免路面結(jié)冰的基礎(chǔ)上，保證周邊植被、土壤、水源不會(huì)受到任何破壞和污染，整體的應(yīng)用效益非?？捎^。另外，相比于其他路面抗凝冰方法，抗凝冰材料還具有使用難度比較低的特點(diǎn)，在鋪設(shè)市政道路瀝青路面或者進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)維修之前，將提前準(zhǔn)備好的抗凝冰材料添加到混合料中，即可使之發(fā)揮出應(yīng)有的成效。

從抗冰凝材料的具體特點(diǎn)可以得知，抗冰凝材料在我國(guó)北方道路路面具有巨大的應(yīng)用空間，通過(guò)對(duì)于該種材料的合理應(yīng)能夠進(jìn)一步提升路面的使用性能，對(duì)于節(jié)約公路工程施工成本以及延長(zhǎng)公路工程使用壽命都會(huì)起到至關(guān)重要的推動(dòng)作用。因此，有關(guān)方面應(yīng)當(dāng)對(duì)于該種材料的應(yīng)用機(jī)理進(jìn)行深入的分析以及研究，在籌建媒體的情況對(duì)于該類材料進(jìn)行不斷的完善，不斷拓寬該類材料的實(shí)際應(yīng)用空間。

2.3 抗凝冰材料緩釋機(jī)理

合理應(yīng)用抗凝冰材料，是保證市政道路路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、避免路面積雪結(jié)冰的必然選擇，而是之所以具有這樣的作用，主要是因?yàn)榭鼓牧显诼访娼Y(jié)構(gòu)施工結(jié)束以后，會(huì)持續(xù)不斷地從路面混合料當(dāng)中析出，并確保路面結(jié)構(gòu)表面總能保持一定量的抗凝冰材料，進(jìn)而達(dá)到長(zhǎng)時(shí)間處理冰雪的效果。其具體的緩釋原理可以從以下幾個(gè)方面來(lái)理解：首先，抗凝冰材料一般是用于市政道路瀝青路面的上層，因此在剛剛鋪設(shè)結(jié)束的市政道路路面結(jié)構(gòu)中，本身就含有一定量的抗凝冰材料，如果此時(shí)遇到降雪天氣且氣溫降低至路面結(jié)冰點(diǎn)，路面上分散的抗凝冰材料將會(huì)在外界水分的作用下融化，并且持續(xù)不斷地吸濕、產(chǎn)生潮解現(xiàn)象，最終在市政道路表面形成一層含融雪劑的稀溶液，降低了與路表面相接處液體的凝固點(diǎn)，避免市政道路結(jié)冰問(wèn)題。其次，在抗凝冰材料已經(jīng)應(yīng)用一段時(shí)間的情況下，路面瀝青結(jié)構(gòu)表面的抗凝冰材料將會(huì)在降水、緩釋、車輛磨損等作用下越來(lái)越少，在這個(gè)過(guò)程中，抗凝冰材料將會(huì)從瀝青路面下部向路表面緩釋析出，進(jìn)而達(dá)到避免市政道路結(jié)冰的效果。在這個(gè)過(guò)程中，車輛扮演了極為重要的角色，抗凝冰材料大部分都是由于車輛輪胎對(duì)路面的擠壓作用而滲透出來(lái)的，車輛不斷在市政道路上通行，其擠壓作用就一直持續(xù)存在，此時(shí)，抗凝冰材料將會(huì)逐漸滲出、部分雪融水將會(huì)通過(guò)路面空隙不斷滲入抗凝冰瀝青路面下部，進(jìn)而使下層抗凝冰材料不斷形成抗凝冰溶液，從而保證抗凝冰效果。

3 抗凝冰材料在北方的實(shí)際應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 應(yīng)用前準(zhǔn)備

在正式利用抗凝冰材料進(jìn)行施工之前，工作人員應(yīng)做好抗凝冰材料應(yīng)用準(zhǔn)備。①根據(jù)常規(guī)市政道路施工方案，對(duì)路面瀝青材料進(jìn)行拌和、運(yùn)輸、攤鋪等，通過(guò)合理控制配合比、合理規(guī)劃運(yùn)輸路線的方式，保證瀝青材料的應(yīng)用價(jià)值。②為了確?？鼓牧夏軌虬l(fā)揮出應(yīng)有的作用，應(yīng)安排工作人員對(duì)待作業(yè)路段進(jìn)行清理，以無(wú)浮塵、無(wú)積水、無(wú)松散顆粒為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)清掃工作進(jìn)行檢查，確認(rèn)無(wú)誤后方可進(jìn)入后續(xù)施工。③在正式進(jìn)行抗凝冰材料應(yīng)用之前的一天，測(cè)量人員需要深入現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)攤鋪機(jī)寬度與傳感器間距等參數(shù)進(jìn)行標(biāo)記，同時(shí)打好厚度控制線支架，為后續(xù)抗凝冰材料的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

由于抗凝冰材料本身所具有的特點(diǎn)，在應(yīng)用該類材料的過(guò)程應(yīng)當(dāng)提前做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，對(duì)于該類材料的具體特性進(jìn)行深入研究，最終確定交流合理的應(yīng)用方案。

3.2 抗凝冰瀝青混合料生產(chǎn)

第一，想要保證面層瀝青混合料的生產(chǎn)質(zhì)量，就必須要從根本上提升混合料的拌和效果，確保所有生產(chǎn)出來(lái)的瀝青混合料質(zhì)量都符合北方地區(qū)市政道路施工要求[2]。在進(jìn)行生產(chǎn)之前，應(yīng)對(duì)施工所需要的粗細(xì)集料以及其他材料進(jìn)行分類堆放處理，并做好保存管理工作，通過(guò)標(biāo)志牌說(shuō)明材料的產(chǎn)地、規(guī)格等信息，同時(shí)利用分層堆放的方法逐層向上堆放以防止離析，避免其在實(shí)際投入應(yīng)用時(shí)失去應(yīng)有的性能。另外，要為避免細(xì)集料受潮，還需要利用氈蓋或棚蓋等措施對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，而礦粉等特殊材料則需要存放在室內(nèi)才能保持干燥不結(jié)塊，為后續(xù)生產(chǎn)抗凝冰瀝青混合料打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第二，想要確?？鼓鶠r青混合料的生產(chǎn)質(zhì)量，工作人員還需充分發(fā)揮間歇式自動(dòng)拌和機(jī)等設(shè)備的積極作用，在保證各種計(jì)量設(shè)備的準(zhǔn)確度的基礎(chǔ)上，才能進(jìn)行材料稱取和拌和，從而確保各種材料都足量準(zhǔn)確地投放。為徹底避免不必要的生產(chǎn)問(wèn)題，還需要在正式拌和混合料前進(jìn)行配合比實(shí)驗(yàn)，根據(jù)計(jì)算出來(lái)的最佳配合比稱量各種原材料，并嚴(yán)格遵守理論設(shè)定冷料比例、控制冷料倉(cāng)流量等，在此基礎(chǔ)上確定配合比是否科學(xué)，從而確保實(shí)際生產(chǎn)中的配合比合理性。第三，為確保萬(wàn)無(wú)一失，還需要加強(qiáng)對(duì)混合料的抽檢試驗(yàn)，安排專門的工作人員負(fù)責(zé)對(duì)混合料質(zhì)量進(jìn)行檢查監(jiān)測(cè)，以各種材料均勻一致，無(wú)花白料、無(wú)結(jié)團(tuán)成塊或粗細(xì)集料離析現(xiàn)象為標(biāo)準(zhǔn)，判斷抗凝冰瀝青混合料質(zhì)量是否合格[3]。第四，在拌和結(jié)束以后，根據(jù)本次生產(chǎn)實(shí)際情況打印生產(chǎn)記錄，以便于后續(xù)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。第五，為提升抗凝冰瀝青混合料現(xiàn)場(chǎng)制備效果，工作人員還需要采取干拌的方式添加抗凝冰改性劑，也就是需要在加入礦粉的同時(shí)將抗凝冰改性劑嚴(yán)格按比例一次性投入拌和鍋中，并且和礦料一起攪拌以形成瀝青混合料，相比于其他拌和方法，干拌法具有拌和效率高、拌和均勻性好的優(yōu)勢(shì)，在保證添加比例合理的情況下，其能夠最大程度提升抗凝冰瀝青混合料的整體生產(chǎn)質(zhì)量。

總的來(lái)看，在混合料生產(chǎn)的過(guò)程中，作為生產(chǎn)人應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守各項(xiàng)操作流程，要避免工作失誤現(xiàn)象發(fā)生，同時(shí)也要使用一些性能較好的設(shè)備，以達(dá)到不斷提高材料質(zhì)量的目的。

3.3 功能試驗(yàn)

抗凝冰材料在我國(guó)北方地區(qū)有極其可觀的應(yīng)用價(jià)值，特別是在市政道路施工過(guò)程中，其應(yīng)用效果更是十分優(yōu)異，為了確?？鼓鶠r青混合料能發(fā)揮出應(yīng)有的作用，工作人員需要盡最大努力做好功能性實(shí)驗(yàn)，對(duì)抗凝冰瀝青混合料的各項(xiàng)實(shí)際使用性能進(jìn)行檢查。由于抗凝冰材料的實(shí)際應(yīng)用年限還不長(zhǎng)等原因，目前我國(guó)針對(duì)抗凝冰材料的功能檢測(cè)方法還不成體系，總體來(lái)看主要包括硝酸銀滴定法、直接目測(cè)法和冰層狀態(tài)直接觀測(cè)法等幾種方法。第一，硝酸銀滴定法。硝酸銀溶液在與氯化物發(fā)生反應(yīng)的情況下會(huì)出現(xiàn)白灼現(xiàn)象，生成的氯化銀沉淀十分易于觀察，在對(duì)應(yīng)用了抗凝冰材料的市政道路進(jìn)行功能實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，工作人員可以將硝酸銀溶液滴在摻加抗凝冰劑的瀝青路面上，并根據(jù)是否出現(xiàn)氯化銀產(chǎn)物，判斷路面結(jié)構(gòu)在使用中是否有抗凝冰劑析出，從而確定其在低溫冰凍條件下是否具有抗凝冰效果，檢測(cè)效果十分直觀且操作簡(jiǎn)單。第二，冰層狀態(tài)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)法。相比于前兩種性能檢測(cè)方法，這種方法的特殊性在于，其直接在室內(nèi)模擬道路凝冰的實(shí)際形成過(guò)程，有利于工作人員更好地控制各種變量。首先將空白對(duì)照組的瀝青混合料試件和抗凝冰型瀝青混合料試件同時(shí)放進(jìn)-20℃的冰箱中進(jìn)行冷凍，在60分鐘冷凍結(jié)束以后，將5mm的0℃過(guò)冷水噴灑在試件表面，并將試件重新放回-20℃的冰箱中冰凍，從而更好地模擬我國(guó)北方地區(qū)市政道路的實(shí)際應(yīng)用條件，仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組試件的結(jié)冰情況，再利用小刀進(jìn)行表層破冰，確定試件表面結(jié)冰的程度等，從而去廢狗抗凝冰材料在我國(guó)北方地區(qū)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。第三，層間粘結(jié)力測(cè)試法。層間粘結(jié)力測(cè)試法也是比較常見(jiàn)的抗凝冰劑性能檢測(cè)方法，它主要是通過(guò)人工拉拔經(jīng)冷凍的馬歇爾試件與海綿的組合體，對(duì)抗凝冰材料的應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，其主要涉及到的儀器設(shè)備包括高精度拉力器、4cm×4cm×2cm的樹(shù)脂海綿、恒溫冰箱、無(wú)離子水、燒杯等。在所需實(shí)驗(yàn)設(shè)備準(zhǔn)備完成后，工作人員可進(jìn)行正式試驗(yàn)。首先利用燒杯取無(wú)離子水，并將海綿浸入水中，待海綿中所有的空氣順利排出以后使海綿吸滿水。再將海綿輕置于普通混合料試件以及添加抗凝冰劑的混合料試件表面，將二者放置在-5℃的冰箱中保溫四個(gè)小時(shí)，再將其放置在-10℃的條件下保溫四個(gè)小時(shí)，最后用手拉拔海綿評(píng)價(jià)其拉拔難易程度，即可判斷抗凝冰材料在我國(guó)北方地區(qū)的具體應(yīng)用效果。

3.4 應(yīng)用注意事項(xiàng)

在確定抗凝冰材料在我國(guó)北方地區(qū)的應(yīng)用價(jià)值以后，工作人員還需要根據(jù)其特殊性和市政道路實(shí)際施工要求，做好抗凝冰劑的應(yīng)用控制。具體來(lái)說(shuō)，就是要遵循以下幾方面要求：①在正式進(jìn)行抗凝冰瀝青混合料攤鋪施工之前，應(yīng)保證下封層施工質(zhì)量，同時(shí)灑布粘層油，避免在攤鋪碾壓過(guò)程中材料移位而導(dǎo)致的不必要的質(zhì)量問(wèn)題。②抗凝冰瀝青混合料施工難度比較大的一個(gè)原因在于，這種材料對(duì)溫度條件有一定的要求，比如在地表溫度低于15℃的情況下不能進(jìn)行攤鋪施工、在降水天氣不能進(jìn)行攤鋪，在攤鋪過(guò)程中遇到降水，應(yīng)立即停工并清除未壓實(shí)成型的混合料，避免降水影響到抗凝冰瀝青混合料的使用性能。③為確?？鼓鶠r青混合料的施工質(zhì)量，應(yīng)利用重型輪胎壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，在這個(gè)過(guò)程中不能進(jìn)行灑水、避免混合料溫度下降導(dǎo)致的攤鋪問(wèn)題，同時(shí)還需要加強(qiáng)對(duì)混合料壓實(shí)度檢測(cè)，如果檢測(cè)結(jié)果不符合施工要求需要安排復(fù)壓，避免壓實(shí)不到位導(dǎo)致的一系列質(zhì)量問(wèn)題。④在試拌及試驗(yàn)結(jié)束以后，不能對(duì)已經(jīng)確定下來(lái)的抗凝冰瀝青混合料配合比進(jìn)行調(diào)整，如果確實(shí)需要進(jìn)行更改，需要首先得到監(jiān)理方審批[4]。⑤在進(jìn)行攤鋪施工的過(guò)程中，應(yīng)實(shí)時(shí)對(duì)抗凝冰瀝青混合料施工情況進(jìn)行檢查，在發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，需要立即停機(jī)處理，在異常情況得到解決之前不能進(jìn)行后續(xù)施工，從根本上避免可能存在的質(zhì)量問(wèn)題。⑥為確保摻加了抗凝冰材料的瀝青混凝土路面施工質(zhì)量，應(yīng)采用重型輪胎壓路機(jī)進(jìn)行初壓，其能形成一個(gè)揉搓的碾壓狀態(tài)，可以達(dá)到較高的壓實(shí)功，提升壓實(shí)效果，另外在實(shí)際施工中應(yīng)避免在輪胎壓路機(jī)碾壓過(guò)程中進(jìn)行灑水，確保施工溫度保持在最佳范圍。為避免鋼輪壓路機(jī)粘料，工作人員應(yīng)在碾壓過(guò)程中向鋼輪表面灑水，灑水必須均勻、少量，使之形成細(xì)微水珠的同時(shí)，避免過(guò)量灑水引起混合料溫度的驟降。

4 結(jié)語(yǔ)

抗凝冰材料是近年來(lái)出現(xiàn)的、具有一定應(yīng)用價(jià)值的新型材料，它能夠解決我國(guó)北方地區(qū)低溫條件下各種界面結(jié)冰的問(wèn)題，在實(shí)際應(yīng)用中得到了人們的一致認(rèn)可。以抗凝冰材料在北方地區(qū)市政道路施工中的應(yīng)用情況為例，其能夠在市政道路的使用過(guò)程中，逐漸從混合料中緩釋出來(lái)，并避免市政道路路面凝冰積雪，比傳統(tǒng)的除冰措施更加先進(jìn)便利。在今后的發(fā)展中，工作人員應(yīng)結(jié)合北方地區(qū)實(shí)際氣候條件，對(duì)抗凝冰材料在北方的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行進(jìn)一步探索。