浅谈抗凝冰材料在北方的实际应用情况

杨炜楠

中铁二十二局集团第一工程有限公司 黑龙江 哈尔滨 150006

中国特色社会主义现代化建设目前已经取得了阶段性成果，各种各样的技术手段如同雨后春笋般涌现，一系列新型高效材料也迎来了新的发展契机，这为许多行业带来了进步的可能性。抗凝冰材料是十分具有代表性的新型材料之一，它能够在低温条件下发挥作用，避免路面结冰等一系列问题，从而达到提升交通安全性的效果，具有十分可观的应用价值。在这种情况下，对抗凝冰材料在北方的实际应用情况进行研究，显然具有一定的现实意义。

1 案例介绍

抗凝冰材料作为一种新型材料，具有融雪和抑制结冰的功能，对其进行合理利用，已成市政道路施工的重要组成部分。比如在霁虹桥周边配套疏解工程-霁虹街经纬街、霁虹桥周边配套疏解工程-霁虹广场道路顺接工程及霁虹桥改造工程中，抗凝冰材料就发挥了重要作用，根据实际施工要求，霁虹桥结构需要整体抬高1m左右，这使得顺接霁虹桥两侧的市政道路横纵坡坡率变大。但同时，案例工程所在地哈尔滨市位于我国北方地区，属于典型的温带大陆性季风气候区，具有气温低、降水量低的特点，冬季漫长寒冷、年平均气温5.6℃，全年无霜期仅有168天，在出现大规模降雪的情况下，市政道路会出现积雪结冰的问题，给车辆安全通行造成负面影响，特别是在沥青路面上形成“黑冰”现象的情况下，车辆驾驶员更是很难确认道路实际情况，这在一定程度上影响了冬季车辆通行安全性。在考虑哈尔滨市冬季道路特殊问题的情况下，施工单位选择在沥青面层铺设前添加了抗凝冰改性剂，最终确实取得了比较可观的成果。

2 抗凝冰材料概述

2.1 研究背景

在过去的很长一段时间里，我国北方地区冬季路面积雪结冰问题都十分严重，给广大人民群众的生产生活带来了一定的负面影响，特别是桥梁，弯道、上下坡路、高速公路上下匝道等特殊路段，更是时常在积雪、空气湿度过大、温度过低的情况下结冰，进而造成严重的交通事故。从理论角度来说，道路积雪结冰以后，车轮和路面之间的附着系数将会大幅度下降，此时车辆的制动效果必将受到影响、安全性自然也无法得到保证。根据有关实验结果来看，在沥青路面干燥无积雪的情况下，其附着系数约为0.6，而在路面上存在积雪的情况下，其附着系数只能达到0.2左右，这必然会导致车辆打滑、跑偏、刹车困难等问题，在这种情况下，必须要合理利用抗凝冰材料，对其在北方地区的应用情况进行深入研究。

总的来看，可以根据我国北方地区的气温条件可以得知，在北方一些地区特别是冬季如果能够积极利用抗凝冰材料，则能够在一定程度上解决车辆的行驶问题，有助于避免重大交通安全事故的发生。

2.2 抗凝冰材料应用优势

抗凝冰材料是最常见的主动性防冰材料之一，它能够取代传统的撒盐融雪和人工机械铲雪模式，确保市政道路工程的安全性和稳定性，即使是在冰雪天气也能确保道路畅通，并起到避免大量交通事故的效果。在实际应用中，其能够将路面冰点降低到-35℃，从而阻止道桥表面形成结冰，应用适应性极其突出，能够在市政道路路面上发挥作用，且不会导致原有路面结构的性能变化，让市政道路路面结构的压实度和摩擦系数得到有效提升[1]。另外，抗凝冰材料本身具有一定的环保特性，其能够在避免路面结冰的基础上，保证周边植被、土壤、水源不会受到任何破坏和污染，整体的应用效益非常可观。另外，相比于其他路面抗凝冰方法，抗凝冰材料还具有使用难度比较低的特点，在铺设市政道路沥青路面或者进行路面结构维修之前，将提前准备好的抗凝冰材料添加到混合料中，即可使之发挥出应有的成效。

从抗冰凝材料的具体特点可以得知，抗冰凝材料在我国北方道路路面具有巨大的应用空间，通过对于该种材料的合理应能够进一步提升路面的使用性能，对于节约公路工程施工成本以及延长公路工程使用寿命都会起到至关重要的推动作用。因此，有关方面应当对于该种材料的应用机理进行深入的分析以及研究，在筹建媒体的情况对于该类材料进行不断的完善，不断拓宽该类材料的实际应用空间。

2.3 抗凝冰材料缓释机理

合理应用抗凝冰材料，是保证市政道路路面结构稳定性、避免路面积雪结冰的必然选择，而是之所以具有这样的作用，主要是因为抗凝冰材料在路面结构施工结束以后，会持续不断地从路面混合料当中析出，并确保路面结构表面总能保持一定量的抗凝冰材料，进而达到长时间处理冰雪的效果。其具体的缓释原理可以从以下几个方面来理解：首先，抗凝冰材料一般是用于市政道路沥青路面的上层，因此在刚刚铺设结束的市政道路路面结构中，本身就含有一定量的抗凝冰材料，如果此时遇到降雪天气且气温降低至路面结冰点，路面上分散的抗凝冰材料将会在外界水分的作用下融化，并且持续不断地吸湿、产生潮解现象，最终在市政道路表面形成一层含融雪剂的稀溶液，降低了与路表面相接处液体的凝固点，避免市政道路结冰问题。其次，在抗凝冰材料已经应用一段时间的情况下，路面沥青结构表面的抗凝冰材料将会在降水、缓释、车辆磨损等作用下越来越少，在这个过程中，抗凝冰材料将会从沥青路面下部向路表面缓释析出，进而达到避免市政道路结冰的效果。在这个过程中，车辆扮演了极为重要的角色，抗凝冰材料大部分都是由于车辆轮胎对路面的挤压作用而渗透出来的，车辆不断在市政道路上通行，其挤压作用就一直持续存在，此时，抗凝冰材料将会逐渐渗出、部分雪融水将会通过路面空隙不断渗入抗凝冰沥青路面下部，进而使下层抗凝冰材料不断形成抗凝冰溶液，从而保证抗凝冰效果。

3 抗凝冰材料在北方的实际应用要点

3.1 应用前准备

在正式利用抗凝冰材料进行施工之前，工作人员应做好抗凝冰材料应用准备。①根据常规市政道路施工方案，对路面沥青材料进行拌和、运输、摊铺等，通过合理控制配合比、合理规划运输路线的方式，保证沥青材料的应用价值。②为了确保抗凝冰材料能够发挥出应有的作用，应安排工作人员对待作业路段进行清理，以无浮尘、无积水、无松散颗粒为标准，对清扫工作进行检查，确认无误后方可进入后续施工。③在正式进行抗凝冰材料应用之前的一天，测量人员需要深入现场，根据摊铺机宽度与传感器间距等参数进行标记，同时打好厚度控制线支架，为后续抗凝冰材料的应用打下坚实的基础。

由于抗凝冰材料本身所具有的特点，在应用该类材料的过程应当提前做好相关准备工作，对于该类材料的具体特性进行深入研究，最终确定交流合理的应用方案。

3.2 抗凝冰沥青混合料生产

第一，想要保证面层沥青混合料的生产质量，就必须要从根本上提升混合料的拌和效果，确保所有生产出来的沥青混合料质量都符合北方地区市政道路施工要求[2]。在进行生产之前，应对施工所需要的粗细集料以及其他材料进行分类堆放处理，并做好保存管理工作，通过标志牌说明材料的产地、规格等信息，同时利用分层堆放的方法逐层向上堆放以防止离析，避免其在实际投入应用时失去应有的性能。另外，要为避免细集料受潮，还需要利用毡盖或棚盖等措施对其进行保护，而矿粉等特殊材料则需要存放在室内才能保持干燥不结块，为后续生产抗凝冰沥青混合料打下坚实的基础。第二，想要确保抗凝冰沥青混合料的生产质量，工作人员还需充分发挥间歇式自动拌和机等设备的积极作用，在保证各种计量设备的准确度的基础上，才能进行材料称取和拌和，从而确保各种材料都足量准确地投放。为彻底避免不必要的生产问题，还需要在正式拌和混合料前进行配合比实验，根据计算出来的最佳配合比称量各种原材料，并严格遵守理论设定冷料比例、控制冷料仓流量等，在此基础上确定配合比是否科学，从而确保实际生产中的配合比合理性。第三，为确保万无一失，还需要加强对混合料的抽检试验，安排专门的工作人员负责对混合料质量进行检查监测，以各种材料均匀一致，无花白料、无结团成块或粗细集料离析现象为标准，判断抗凝冰沥青混合料质量是否合格[3]。第四，在拌和结束以后，根据本次生产实际情况打印生产记录，以便于后续进行质量检测。第五，为提升抗凝冰沥青混合料现场制备效果，工作人员还需要采取干拌的方式添加抗凝冰改性剂，也就是需要在加入矿粉的同时将抗凝冰改性剂严格按比例一次性投入拌和锅中，并且和矿料一起搅拌以形成沥青混合料，相比于其他拌和方法，干拌法具有拌和效率高、拌和均匀性好的优势，在保证添加比例合理的情况下，其能够最大程度提升抗凝冰沥青混合料的整体生产质量。

总的来看，在混合料生产的过程中，作为生产人应当严格遵守各项操作流程，要避免工作失误现象发生，同时也要使用一些性能较好的设备，以达到不断提高材料质量的目的。

3.3 功能试验

抗凝冰材料在我国北方地区有极其可观的应用价值，特别是在市政道路施工过程中，其应用效果更是十分优异，为了确保抗凝冰沥青混合料能发挥出应有的作用，工作人员需要尽最大努力做好功能性实验，对抗凝冰沥青混合料的各项实际使用性能进行检查。由于抗凝冰材料的实际应用年限还不长等原因，目前我国针对抗凝冰材料的功能检测方法还不成体系，总体来看主要包括硝酸银滴定法、直接目测法和冰层状态直接观测法等几种方法。第一，硝酸银滴定法。硝酸银溶液在与氯化物发生反应的情况下会出现白灼现象，生成的氯化银沉淀十分易于观察，在对应用了抗凝冰材料的市政道路进行功能实验的过程中，工作人员可以将硝酸银溶液滴在掺加抗凝冰剂的沥青路面上，并根据是否出现氯化银产物，判断路面结构在使用中是否有抗凝冰剂析出，从而确定其在低温冰冻条件下是否具有抗凝冰效果，检测效果十分直观且操作简单。第二，冰层状态实验观测法。相比于前两种性能检测方法，这种方法的特殊性在于，其直接在室内模拟道路凝冰的实际形成过程，有利于工作人员更好地控制各种变量。首先将空白对照组的沥青混合料试件和抗凝冰型沥青混合料试件同时放进-20℃的冰箱中进行冷冻，在60分钟冷冻结束以后，将5mm的0℃过冷水喷洒在试件表面，并将试件重新放回-20℃的冰箱中冰冻，从而更好地模拟我国北方地区市政道路的实际应用条件，仔细观察实验组和对照组试件的结冰情况，再利用小刀进行表层破冰，确定试件表面结冰的程度等，从而去废狗抗凝冰材料在我国北方地区的实际应用价值。第三，层间粘结力测试法。层间粘结力测试法也是比较常见的抗凝冰剂性能检测方法，它主要是通过人工拉拔经冷冻的马歇尔试件与海绵的组合体，对抗凝冰材料的应用效果进行评价。在实际应用过程中，其主要涉及到的仪器设备包括高精度拉力器、4cm×4cm×2cm的树脂海绵、恒温冰箱、无离子水、烧杯等。在所需实验设备准备完成后，工作人员可进行正式试验。首先利用烧杯取无离子水，并将海绵浸入水中，待海绵中所有的空气顺利排出以后使海绵吸满水。再将海绵轻置于普通混合料试件以及添加抗凝冰剂的混合料试件表面，将二者放置在-5℃的冰箱中保温四个小时，再将其放置在-10℃的条件下保温四个小时，最后用手拉拔海绵评价其拉拔难易程度，即可判断抗凝冰材料在我国北方地区的具体应用效果。

3.4 应用注意事项

在确定抗凝冰材料在我国北方地区的应用价值以后，工作人员还需要根据其特殊性和市政道路实际施工要求，做好抗凝冰剂的应用控制。具体来说，就是要遵循以下几方面要求：①在正式进行抗凝冰沥青混合料摊铺施工之前，应保证下封层施工质量，同时洒布粘层油，避免在摊铺碾压过程中材料移位而导致的不必要的质量问题。②抗凝冰沥青混合料施工难度比较大的一个原因在于，这种材料对温度条件有一定的要求，比如在地表温度低于15℃的情况下不能进行摊铺施工、在降水天气不能进行摊铺，在摊铺过程中遇到降水，应立即停工并清除未压实成型的混合料，避免降水影响到抗凝冰沥青混合料的使用性能。③为确保抗凝冰沥青混合料的施工质量，应利用重型轮胎压路机进行碾压，在这个过程中不能进行洒水、避免混合料温度下降导致的摊铺问题，同时还需要加强对混合料压实度检测，如果检测结果不符合施工要求需要安排复压，避免压实不到位导致的一系列质量问题。④在试拌及试验结束以后，不能对已经确定下来的抗凝冰沥青混合料配合比进行调整，如果确实需要进行更改，需要首先得到监理方审批[4]。⑤在进行摊铺施工的过程中，应实时对抗凝冰沥青混合料施工情况进行检查，在发现异常情况时，需要立即停机处理，在异常情况得到解决之前不能进行后续施工，从根本上避免可能存在的质量问题。⑥为确保掺加了抗凝冰材料的沥青混凝土路面施工质量，应采用重型轮胎压路机进行初压，其能形成一个揉搓的碾压状态，可以达到较高的压实功，提升压实效果，另外在实际施工中应避免在轮胎压路机碾压过程中进行洒水，确保施工温度保持在最佳范围。为避免钢轮压路机粘料，工作人员应在碾压过程中向钢轮表面洒水，洒水必须均匀、少量，使之形成细微水珠的同时，避免过量洒水引起混合料温度的骤降。

4 结语

抗凝冰材料是近年来出现的、具有一定应用价值的新型材料，它能够解决我国北方地区低温条件下各种界面结冰的问题，在实际应用中得到了人们的一致认可。以抗凝冰材料在北方地区市政道路施工中的应用情况为例，其能够在市政道路的使用过程中，逐渐从混合料中缓释出来，并避免市政道路路面凝冰积雪，比传统的除冰措施更加先进便利。在今后的发展中，工作人员应结合北方地区实际气候条件，对抗凝冰材料在北方的实际应用进行进一步探索。