除雪剂在除雪中的应用及对环境危害的防治
第26卷第3期 2007年6月重 庆 交 通 学 院 学 报
JOURNALOFCHONGQINGJIAOTONGUNIVERSITY
Vol.26No.3June,2007
除雪剂在除雪中的应用及对环境危害的防治
范 杰,马 颖
1
2
(1.浙江省公路管理局,浙江杭州310009;2.海军工程设计研究局,北京100071)
摘要:介绍了除雪剂的主要成分和融雪机理.分析了大量使用除雪剂对路桥表面造成危害的主要原因.大量的盐份渗入路桥表面,会对路桥表面造成极大的腐蚀破坏,导致植物枯萎死亡,同时提出了预防措施.关 键 词:公路;除雪剂;危害;防治
中图分类号:U213.1+53 文献标识码:B 文章编号:10012716X(2007)0320078204
ApplicationofSnowmeltAgentstoPavementSnow2removingandthePreventionofItsDisserviceonEnvironment
FANJie,1
(1.TheRoadAdministratiofHangzhou310009,China;2.BureauofNavy,Beijing400070,China)
Abstract:Introducedelementsofsnowmeltagentsandthesnowmeltingmechnism,andanalyzedthemainreasonsforthedamagetothelayersofroadsandbridgeswhenusingthesnowmeltagentsexcessively.Thelayersofroadsandbridgescouldbecorrodedanddestroyedifamountsofsalinityinfiltratepermeateintotheroadandbridge,andtheplantsherecouldbeshrivelandperished.Thenthepreventingmethodsaresuggested.
Keywords:thelayersofroadsandbridges;snowmeltagent;destroy;prevention
我国的东北、西北、华北地区地处北温带,不仅冬季气候寒冷,降雪较多,而且降雪期长,平均可达4～6个月之久.当降雪、降雨时,地面极易积雪和结
雪剂.
除雪剂能够迅速融化冰雪的主要原因是除雪剂的冰点比水低.以氯化钠为例,浓度35%左右的氯
化钠溶液的冰点是-19℃,浓度20%的氯化钠溶液的冰点为-10℃.在雪里撒上氯化钠固体颗粒或者一定浓度的氯化钠溶液,氯化纳溶解放热,积雪就会融化
[122]
冰,严重影响汽车行驶速度,增加能源消耗,造成交通阻塞,增加交通事故的发生率.为了保证冬季行车安全,增加运输效益,必须具备防冰除雪的有效手段.目前国内外普遍采用且较有效的除雪方式主要是机械除雪和化学融雪.机械除雪具有机动灵活、速度快、不受气温限制、适用范围广等特点,但存在除净率差、易损坏路面等不足.化学除雪法可弥补机械除雪的不足,是一种有效的防冰、融雪化冰手段.
.
目前使用比较广泛的除雪剂的性质及使用情况如表1.
[3]
2 除雪剂对道路及其环境造成的危害
近几年,随着除雪剂的大量使用,除雪剂对道路及其环境的破坏逐渐显露出来.主要表现在以下几个方面:
2.1 对公路路面的破坏十分严重
1 除雪剂的主要成分和除雪机理
路面除冰雪剂的主要成分是盐类,有氯化钠(NaCl)、氯化钙(CaCl2)、氯化镁(MgCl2)等.近几
年,出现了以尿素(CO(NH2)2)、钙镁乙酸盐复合剂(CMA)、乙烯二醇(C2H2(OH)2)等为主要成分的除
在北方很多公路的路面铺装局部出现沥青面层
收稿日期:2006203207;修订日期:2006204217作者简介:范 杰(19702),男(满族),吉林长春人,学士学位,从事公路建设养护工作.
第3期 范 杰等:
除雪剂在除雪中的应用及对环境危害的防治
表1
各种除雪剂的性能比较
性质
药剂名称
外观
融点/℃
-22℃
79
与氧化钠相比
一般性质
溶解性小,速效性不高,持续性好,对道路、金属腐蚀性大
应用情况
腐蚀性财金及除冰雪路面等腐蚀
目前道路中最常用除冰雪剂
效果
价格
适用环境温度/
℃
低于-10℃融冰效果降低
氧化钠粒状粒状
氧化钙
(也有
稀片状)
-54℃-20℃左右
溶解性比氧化钠大,可在气温偏低地区使用、速效性高.
使用不多一般与氧化钠混合使用
稍高高偏高
氧化镁粒状-32℃
-10℃左右低于-10℃易出现再结冰
溶解性大,速效性比氧化钠高,但低温下易出现再结冰.
使用不多,一般与氧化钠、氧化钙混合使用
略高低稍高
钙、镁乙酸盐复合剂物
粒状
-12℃
-9℃
溶解性大、速效性低、其融点高、在气温偏低地区使用效果不好、有臭味.
溶解性小,,没有得到广泛使用
低
低
高
尿素微粒状-12℃-10℃,不用于偏.
速效性高,使路面发滑,在低
桥
低低高
乙烯二醇液体-40-℃温下隐药剂被雪稀释后,易出现反冻.
多用于机场低高高
脱落、坑槽、拥包,逐渐导致路面铺装大面积破损.这
[4]
一现象已成为寒冷地区高速公路的质量通病.
经过调查分析,除雪剂的大量使用是造成路面大面积破损的主要原因.经对现场取样进行检测,水泥砼表面和中部氯离子含量都比较高,分别为3.1%和2.1%,这说明除雪剂所产生的盐水已渗入水泥砼之中.盐水的侵蚀造成水泥砂浆成粉末状,与水混合形成白色浆状并上浮,砼整体抗压强度衰减见图1
.
图2
中间层和表面层不良引起的道路损坏
图1 除雪剂渗入路面模型
由此使路面铺装经过冬季后,局部出现白癍.出
现白癍的地方,各层强度、稳定性和层间连接已大幅度降低,特别是中面层已经破坏.在较多重荷载车辆(特别是超载车辆)作用下,便产生局部沥青混合料铺层的脱落、坑槽、拥包等现象.如果不能进行有效的防治,将会对高速公路的通行能力和资金投入带
[5]
来巨大的损失.见图2和图3
.
图3 春季道路损坏
80重 庆 交 通 学 院 学 报 第26
卷
亡,沈阳市不得不对这些区域的土壤全部更换.见图
4、图5
.
另外,盐水对桥梁来说是强腐蚀剂,能够渗透
到桥梁水泥内部腐蚀其钢筋骨架,由于盐水向下逐层渗入,导致一些梁头及帽梁砼出现裂缝、剥落,钢筋外露、锈蚀等.此外,洒盐水还使部分桥梁线缆受到损坏.据统计,因为融雪剂所造成的桥梁损害,英国需要投入的修复资金大概相当于建设资金的1.6[6]倍.2.2 对道路周围环境的破坏
除雪剂对道路周围环境的破坏也十分严重.2002年冬季,北京市在9d中,将7000多吨除雪剂抛撒于街路之上.第2年,3000多株行道树、40多万株绿篱及5
2
万多m绿地相继死亡.具体统计数据见表2.
表2 北京部分地区融雪剂造成树木枯死统计
城区东城区
树木枯死路段 主要集中在二环路附近
西广路广渠门大街以西(分车带尤其严
崇文区
重)、附近、崇) 两广路、宣武门外大街、菜市口大街、白
宣武区
纸坊西街、莲花池东路、前三门大街、西二环路
东四环新迎宾线、
朝阳区
东三环路、朝阳北路、建国路、东大桥路 北三环路从马旬
海淀区
桥至苏州桥、中关州大街、万泉河路
区政府南侧行道
石景山区
路、一些道路的分车带苗木受损严重
草坪1850m2,色带约
3990m2,其中大叶黄
图4
公路旁死亡的植物
品种
大小黄杨3万余株,毛白杨100多株
,杨,40002,15株,毛白杨5株
图5 枯黄的银杏树
2.3 除雪剂的其它危害
对城市污水处理的影响:含有大量除雪剂的雪水进入城市排水系统后,由于含盐量增加,不仅会严
重腐蚀污水处理厂的机械设备,缩短机械设备的使用寿命,造成经济损失,另外,还会冲击城市污水处理厂的水处理系统,造成污水不能达标排放.
对排水管道的腐蚀:有些城市直接把含有大量除雪剂的残冰残雪直接倒入下水道,这些雪水可能会在地下冻结,导致管道堵塞.一旦堵塞,地下的冻冰很难清理.早在1993年,沈阳市便已出台过一份关于城市排水的管理办法,其中明确规定禁止向下水管道中倾倒残雪、杂物等.另外,含盐量很高的雪水还会腐蚀下水道,破坏城市排水管网,造成不必要的经济损失.
对车辆的腐蚀:在60年代和70年代,美国主要使用氯化钠作为除雪剂.为了增强车辆对氯化钠的抗腐蚀性,汽车生产厂商每年花费19亿到39亿美元.而汽车使用者为防止盐的腐蚀每年花费10亿到20亿美元.在美国,由于盐的使用所造成的对车辆和基础设施的损害按最保守的估计大约为每年20亿到45亿美元,加上其它方面的损失总共约35亿
[9]
到70亿美元.
杨20430株,小叶黄杨5
580株,小景5850株,全
叶女贞4050株
乔木2682株,花灌木
45.21万株,草坪6.17m2
杨树、椰树、色蒂、草坪、绿篱
更换树木数量:300多株(是前3、4年的数倍)
2003年4、5月份在沈阳、抚顺、锦州、阜新等城
市的一些园林植物相继死亡.现场调查和对土壤
[8]
化验分析表明,撒施了融雪剂的雪水和树埯内土
-壤中的盐分和CL含量远远大于对照雪水和土壤,由此认为造成2003年北京城市大量行道树和灌木死亡的原因是由于融雪剂使用过多,使植株发生了严重盐害所致.
除雪剂还会使路边的土壤盐分增加,增加土壤密度,造成硬化贫瘠.2005年4月,由于大量使用除雪剂,公路两旁以及积雪较多地区的植物大面积死
[7]
3 防治措施
冬季除要根据气象资料、路面结构、沿线条件、除雪量、积雪深度、气温、危害交通范围等条件制定
第3期 范 杰等:
除雪剂在除雪中的应用及对环境危害的防治出除雪工作计划,同时做好除雪机械设备的准备.3.1 科学使用除雪剂
北京市对融雪剂做过长时间的研究,现已制定了地方融雪剂使用标准.目前受国家委托,正在起草国家标准.在北京融雪剂使用标准中,对融雪剂设定了除雪效果、融雪时间、金属腐蚀、植物危害、重金属含量等18项检测指标,达标的融雪剂将得到推介.北京清冰雪时,会根据降雪量、温度等条件,确定使用液体还是固体融雪剂,并有相应浓度要求.比如,降雪厚度达到5cm,他们就会使用浓度15%～20%
2
的液体融雪剂,路面撒80g/m.另外,还要合理确定抛洒除雪剂的时间.有的在雪前使用,或者在下雪初期,抓住降雪初期雪层松散时机,及时投入除雪工作.3.2 研制新型除雪剂
目前使用的除雪剂各有利弊.氯化钠或氯盐混合物除冰雪效果较好、适用范围广、价格较经济,它们都对金属、,腐蚀性很小,,,但其凝固
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点、价格偏高,限制了其应用前景.因此,研制环保型除雪剂是目前需要进行的主要工作.我国已经有很
[10]
多专家学者开展了这方面的研究工作.3.3 机械除雪
与撒布除雪剂除雪相比,机械除雪的最大优点是环保.另外,还有快速、适应性强等优点.机械化除雪是高效除雪的根本出路,几乎所有发达国家的经历都证明了这一点.日本北海道2002年除雪设备总数982台,其中融雪剂撒布装置只有67台,不到除
[11]
雪设备总数的10%.可见融雪剂除雪只占很小的比例.而目前我国各大城市均大量使用除雪剂除雪.因此,在不能确保除雪剂对环境无害的前提下,要尽可能的使用机械除雪.采用机械除雪时,一是要做好充分的保证工作;二是除雪中机械的配备要合理,并,;三是一,,防止交通事]目前使用比较普遍的除雪机械见图6
.
图6 使用较普遍的除雪机械
3.4 加强公路建设材料,增强公路抗盐腐蚀性能
[5] 李万桥,陆庆轩.2003年春季城市中部分绿化植物死
研制新型的公路建设材料,改善公路抗盐腐蚀
的性能也是目前研究人员进行的主要工作.对盐剥蚀破坏的特性和机理进行分析,根据破坏机理,研制
[12]
可以改善砼抗盐剥蚀破坏性能的添加剂.参考文献:
[1] 杨毅男.中国专利大全[EB/OL].http://www.cpsfu.
com/C09K/2005/1563249.shtml
[2] 陈 军,刘常福.沥青混凝土路面离析现象的检测方
亡原因初析[J].辽宁林业科技,2003,(6):35236.
[6] 丛日晨.融雪剂对城市园林植物伤害机理的研究[J].
中国园林,2005,(12):60.
[7] 北京交科新材料技术公司.LBR