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道路除冰雪技术简介
1.前言
在寒冷的冬天,公路路面往往会因降雪而积雪结冰,从而使路面附着系数大大降低,使汽车打滑、制动距离显著延长,甚至刹车失灵、方向失控,甚至造成严重的交通事故。目前全世界由于路面积雪结冰所造成的直接经济损失年平均达数亿元,因此,为了保障道路畅通和行车安全,避免交通事故或少出交通事故,提高道路通行能力和运营效益,必须采取一些有效措施来清除路面冰雪。
2. 路面外部除冰雪技术
目前常用的路面除冰雪技术通常包括撒融雪剂、人工清清除和机械清除法。
2.1 撒融雪剂
撒融雪剂是指通过在路面上撒布化学药剂来降低冰雪融点,使冰雪融化,进而清除路面积雪和积冰的方法(如图1)。这是目前国际上应用较广泛的一种路面除冰雪的手段。
图1 撒融雪剂
目前国内外经常使用的融雪剂一般有两大类:一类是以醋酸钾为主要成分的融雪剂,该类融雪剂融雪效果好,且无腐蚀损害,但价格较高,多用于机场等重要场所的融雪除冰;另一类是以“氯盐”为主要成分的融雪剂,如氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯
化钾等,通常称作“化冰盐”,其中使用最多的就是工业食盐氯化钠,其优点是价格便宜,仅相当于醋酸钾类融雪剂的1/10,但对公共基础设施有较严重的腐蚀作用。因此,近年来人们也在不断尝试开发新型环保融雪剂,如生物降解型融雪剂等,不仅无毒、无腐蚀,而且也具有较好的融雪效果。
氢化松香2.2 人工清除法
人工清除法对冰雪清除较彻底,但效率低,费用高,而且作业时也会影响车辆通行和行车安全,并且不能长时间作业,因此仅适用于雪量较小时或重点难点路段冰雪的清除(见图2)。
图2 人工清除积雪
2.3 机械清除方法篮子鱼
机械清除方法又可分为机械铲冰雪和机械吹雪两类。其中机械铲冰适合于雪量较大、结冰之前大面积的清除作业,如图3所示;而机械吹雪适用于未经碾压过的厚度较薄的路面积雪,通常只适用于机场等较小范围的道面积雪清除工作。目前,常见的除雪机械有铲刮式、刷打式、螺旋集雪式、旋切及冲
击旋切式和铲剁冲击式等类型。
图3 机械铲除积雪
2.4 微波除冰雪新技术
美国在20世纪80年代就提出利用微波加热并结合机械除冰装置来清除道路积冰的理论,并且进行了相关的研究和试验。国内也有部分学校和公司在国外研究的基础上进行了相关的除冰
试验和微波除冰车研究。但截止到目前,微波除冰尚未实现真正的推广应用,关键在于微波除冰效率过低,难以实现快速除冰(见图4)。
由于路面冰层基本不吸收微波,因此微波除冰主要是依靠道路材料吸收微波后温度升高,然后融化路面与冰结合处冰层,从而降低冰层与路面的结合力,最后再使用机械碎冰装置破碎和移除冰层,实现道路除冰。微波除冰的主要优点为厚冰清除能效高、对路面无损害、不污染环境等,但是能耗也较大。
点火装置图4 微波除冰雪
3.路面自身除冰雪技术
目前已有的可以通过路面自身的特殊功能来实现除冰融雪
的技术主要包括热力融冰雪类技术、添加盐化物类技术、抑制冻结铺装类技术等。
3.1 热力融冰雪类技术
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热力融冰雪方法是利用地热、燃气、电或太阳能等产生的热量使冰雪融化,如地热管法、电热丝法、红外线灯照射加热法、太阳能加热法、发热电缆法等,主要是通过铺设于路面内的能量储存和转化装置,将其他形式的热能储存于该装置内,在路面积雪时,将能量释放,从而使路面积雪融化,并以蒸汽与水的形式排除出路面范围。该技术始于20世纪40年代的日本,随后美国、瑞士等国也相继开发了类似的专利技术,并进行了成功的应用。
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3.2 添加盐化物类技术
通过在沥青混合料中添加氯化钠和氯化钙等盐化物来降低
路面积雪的冰点,从而达到防止路面积雪结冰的作用。其中盐分的添加有以下四种方式:(1)以粉体形式置换混合料中的石粉;
(2)以颗粒形式表面裹油后置换混合料中的细集料;(3)盐分以水泥固化成粒状物质,置换混合料中的粗、细集料;(4)在开级配沥青混合料空隙中填充不冻液、盐分等抑制积雪冻结的材料。
该类技术在日本等多雪国家有一定的研究,其难点在于保证添加的盐化物数量不至于影响沥青路面本身的性能,因此路面实际盐分含量往往较低,融雪化冰作用也不甚明显。负离子加湿器
3.3 抑制冻结铺装类技术
抑制冻结铺装类技术是通过在路面铺装材料内添加一定量
的特殊材料,如橡胶颗粒等,从而改变路面与轮胎的接触状态和路面的变形特性,使得路面在车辆荷载作用下产生自应力,使路面冰雪破碎融化,从而有效抑制路面积雪和结冰(见图5)。
图5抑制冻结铺装类除冰雪技术
4.结语
可见,目前虽然有多种技术可以达到除冰雪的目的,但如何将内部除冰雪和外部除冰雪协调处理,从而发挥其最大效益,对于改善冬季道路的交通状况、降低交通事故具有重要的意义。另外,积极研究开发新的机械设备和除冰工艺,充分利用废弃热能,也是一项利国利民的措施。

本文发布于:2023-05-13 08:25:50,感谢您对本站的认可!

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