寒区道路桥梁受融雪剂危害分析与防治措施

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摘 要：文章对寒区道路、桥梁等交通基础设施受融雪剂的危害进行分析，提出减少、防治融雪剂危害的具体措施。为寒区道路桥梁工程设计、融雪剂合理使用提供参考。

关键词：融雪剂；道路桥梁；寒区

中图分类号：U418.41 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）20-0132-02

二十世纪以来，世界各国道路交通发展迅猛，道路在各国交通运输体系中占的比重日益增大，保持交通畅行变得十分重要。而在寒冷地区，冬季降雪是道路交通的“大敌”，降雪后地面易积雪、结冰，严重影响汽车正常行驶速度，导致交通堵塞，引发交通事故。据统计，降雪过后冰雪路面交通事故的发生率较通常增加3～4倍，每年因此造成的损失达数千万元。全世界每年因路面积雪结冰所造成的直接经济损失达数亿元。

常见的道路清除冰雪方式主要有三种：人工清理、机械清除、融雪剂除雪。其中人工除雪方式劳动强度高，除雪虽彻底但效率较低，作业时影响车辆通行及交通安全。机械除雪对除雪机械要求较高，设备价格昂贵，且因积雪受车辆碾压致实，除雪效果不佳，同时易损坏路面，我国应用较少。融雪剂除雪，具有操作简便、价格低廉、融雪效果好等优点，在国内外广泛应用。但融雪剂易在融雪后引起环境污染：导致绿化植被大量死亡，对动物生存产生不利影响，易污染江河、地下水，破坏生态环境。同时会对道路、桥梁混凝土路面造成严重腐蚀破坏，导致路面剥蚀、桥梁钢筋锈蚀、混凝土开裂、结构失效等危害。

本文主要介绍了国内外常用融雪剂种类、使用情况，分析其对道路、桥梁造成的危害原因，并进一步提出减少融雪剂危害的防治措施，为寒区道路、桥梁工程设计、融雪剂合理使用提供参考。

1 融雪剂的种类及使用情况

目前国内外常用的融雪剂按成分主要分为氯盐类、非氯盐类和复合类三类。

1.1 氯盐类融雪剂

氯盐类融雪剂主要有氯化钠、氯化钙、氯化钾、氯化镁等，国际上通称氯盐类融雪剂作“化冰盐” （Deicing Salt）。氯盐类融雪剂由于具有冰点低、资源丰富、价格便宜（仅相当于有机类非氯盐融雪剂的1/10）等优点，目前多数国家仍主要使用此类融雪剂，尤其是氯化钠使

用历史最为悠久，融雪效率最高、价格低廉、用量最大，短时间内难以被取代。但此类融雪剂破坏环境，危害农田、绿化带；且造成钢筋腐蚀、混凝土损伤严重，降低了道路、桥梁使用寿命。

1.2 非氯盐类融雪剂

非氯盐类融雪剂多为乙酸盐、醇类等有机融雪剂。如美国DOT公司研究的无氯、无污染、对环境安全的CMA（钙镁乙酸盐），融雪性能稳定，对环境影响优于氯化钠和氯化钙。美国专利发明者Terence E P发明的LMWBL融雪剂，较适合在高寒地区使用。以及利用酯、糖、酒等副产物生产的其他非氯盐融雪剂等。此类融雪剂环保性能较好，对道路、环境、植物影响较小。但价格较高，一般用于机场跑道等重要场所，公路及市政道路很少使用。

1.3 复合类融雪剂

复合类融雪剂如氯盐类加非氯盐类融雪剂、氯盐阻锈型融雪剂等。主要是通过在传统的氯盐类融雪剂中加入非氯盐或阻锈剂，以减少其使用过程中钢筋的锈蚀。复合类融雪剂是目前新型融雪剂发展方向。然而阻锈剂的研制与选择一直是一项艰巨的任务，加入量过少几乎很难起到阻锈的效果，而加入量过大又容易引起成本过高和新的环境问题。人们至今仍在研究探讨其价格与环境影响等问题。

2 氯盐融雪剂对道路、桥梁的危害

2.1 道路路面混凝土侵蚀

对于沥青混凝土路面，盐类物质与沥青相互作用，大大减小沥青材料与砂石料的黏合能力，造成沥青表面脱落，在行车荷载的作用下大面积路面破损。

对于水泥混凝土路面的腐蚀作用主要体现在盐冻腐蚀。可以分为物理作用和化学作用。物理作用主要表现为，溶化后的雪变成液体后易沿着混凝土表面的裂缝或其他薄弱环节渗透到混凝土的内部，在混凝土内部结冰而产生体积膨胀，导致混凝土的进一步开裂、剥蚀。化学作用主要是氯盐与混凝土中的水化产物Ca（OH）2发生反应，生产的CaCl2溶于水，使水泥混凝土孔隙率增加，强度下降。同时CaCl2与水泥浆体中的凝胶（C3A）发生反应生成复盐，产生膨胀，导致混凝土的膨胀破坏。

2.2 桥梁钢筋锈蚀

氯盐型融雪剂在融化冰雪的同时，其引发的钢筋锈蚀问题更为严重，给道路、桥梁设施带来了巨大的负面影响。混凝土中的水泥水化过程中生成大量的Ca（OH）2，其pH值大于12，钢筋在碱性介质中，表面生成一层稳定致密的氧化物钝化膜，使钢筋难以锈蚀。当氯盐融雪剂渗透到混凝土中，到达钢筋表面并超过一定的临界值时，钢筋周围的pH值降低，钝化膜破坏，进而引发钢筋锈蚀。锈蚀产物的体积会膨胀2～6倍，挤压包裹在钢筋外侧的混凝土，使混凝土保护层发生顺钢筋开裂、脱落的状况，导致整个混凝土结构承载力下降或丧失。

早期西方国家在路桥上大量使用氯盐化冰雪之后在使用5～15 a内，陆续出现以钢筋腐蚀为主要特征的破坏现象。1981年美国50万座桥中，有1/4受到腐蚀破坏；1993年，受到腐蚀破坏的桥梁超过1/2，有40%已承载力不足，近年来美国仅桥梁修复费已高达1 550亿美元。此外加拿大、英国、德国、丹麦等国均有因化冰盐腐蚀，钢筋锈蚀导致基础设施破坏特别严重的工程实例。

在我国北方地区高速公路、桥梁等均有氯盐腐蚀破坏的现象。如北京原西直门立交桥1979年建成并投入使用，仅运行18 a就因耐久性问题而拆除重建，沈阳文化路大立交桥在使用13年后因钢筋锈蚀导致混凝土开裂和剥落现象异常严重，哈尔滨到大庆的哈大公路，在建成5a后混凝土就出现了严重的顺筋胀裂和剥落。近年来的工程调查表明，由氯盐腐蚀引起的钢筋锈蚀己成为导致我国混凝土结构耐久性失效的主要原因之一，由此造成的损失巨大。

3 减少、防治融雪剂危害措施

使用氯盐融雪剂存在较大的危害性，但由于其融雪效果好，价格低廉、使用方便，短期内很难找到合适的替代品，因此应采取切实可行的措施，以减少、防止氯盐危害的发生与发展。