寒区道路桥梁融雪除冰技术研究综述

在寒冷的地区，道路桥梁的融雪除冰工作是保障交通顺畅和安全的重要环节。随着科技的进步和工程实践的深入，融雪除冰技术不断更新迭代，涌现出多种有效的技术手段。本文将详细介绍寒区道路桥梁融雪除冰技术。

一、寒区道路桥梁面临的挑战

在我国北方高寒地区，道路桥梁建设与运营面临着诸多特殊挑战。这些挑战不仅影响工程质量和施工进度，更关系到桥梁的使用寿命和行车安全。深入分析这些挑战，对于提高寒区基础设施建设水平具有重要意义。

低温环境对建筑材料性能产生显著影响。混凝土在低温条件下水化反应速度减慢，早期强度发展迟缓，容易产生冻害。钢材在极寒环境下韧性降低，脆性增加，容易发生脆性断裂。沥青混合料在低温时变硬变脆，抗裂性能下降。这些材料性能的变化直接影响桥梁结构的承载能力和耐久性。

冻融循环是寒区桥梁面临的最严峻考验。冬季水分渗入混凝土孔隙或裂缝中，结冰膨胀产生内应力；春季冰融后体积收缩，如此反复导致混凝土表面剥落、内部损伤。据统计，东北地区桥梁因冻融破坏导致的维修费用占总养护费用的 30% 以上。冻胀作用同样危害巨大，地基土中的水分冻结产生体积膨胀，可能引起桥台位移、桩基上拔等严重后果。

除冰盐腐蚀构成另一大威胁。为保障冬季行车安全，大量使用氯盐类融雪剂，这些盐分渗透到混凝土中，加速钢筋锈蚀。锈蚀产物体积膨胀，导致混凝土保护层开裂剥落。某特大桥的检测数据显示，使用除冰盐 5 年后，梁体钢筋锈蚀率高达 45% ，严重影响结构安全。

冬季施工困难重重。低温环境下，混凝土需要采取保温养护措施，施工周期延长 30% 以上。焊接质量难以保证，钢结构安装精度下降。野外作业条件恶劣，施工效率大幅降低，这些都导致建设成本显著增加。

运营维护面临特殊难题。冰雪荷载可能超出设计预期，2018 年某大桥因冰凌堆积导致限载通行。伸缩缝冻堵影响梁体自由变形，加速支座损坏。冬季检查难度大，许多隐蔽病害难以及时发现。应急抢险受气候制约，暴风雪天气可能延误抢修时机。

二、融雪除冰技术简介

（一）热熔法

热熔法是一种通过加热使冰雪融化并排除的技术手段。其基本原理是利用热能提高冰雪的温点，使其从固态转化为液态，从而达到清除冰雪的目的。

1.操作流程：首先，通过加热设备对道路或桥梁表面进行加热，使冰雪融化。随后，利用排水系统将融化的冰雪排出，保持路面干燥。

2.优点：热熔法能够快速有效地清除冰雪，提高道路桥梁的通行能力。同时，该方法不会对环境造成污染。

3.缺点：能耗较高，成本相对较大。在极端低温条件下，加热设备可能无法正常工作。

（二）化学融雪剂法

化学融雪剂法是利用化学物质降低冰雪的冰点，使其在较低温度下也能融化。

1.常用化学物质：常见的化学融雪剂包括氯化物、醋酸盐等。

2.操作流程：将化学融雪剂撒布在道路或桥梁表面，通过降低冰雪的冰点，使其融化。

3.优点：化学融雪剂法能够快速融化冰雪，操作简便。

4.缺点：过量使用可能对道路桥梁的结构造成腐蚀，对环境造成污染。

（三）机械除雪法

机械除雪法是利用机械设备清除道路或桥梁上的冰雪。

1.设备种类：包括铲雪机、抛雪机、吹雪机等。

2.操作流程：利用机械设备将道路或桥梁上的冰雪铲除、抛掷或吹走

3.优点：机械除雪法能够快速清除大量冰雪，适用于大面积的除雪作业。

4.缺点：对设备依赖性较强，成本较高，且在冰雪粘结较紧时效果不佳。

（四）环保型融雪剂与新材料

随着环保意识的提高，环保型融雪剂与新材料在寒区道路桥梁融雪除冰领域得到了广泛应用。

1.环保型融雪剂：环保型融雪剂采用无腐蚀、低刺激的成分，如植物提取物、生物降解材料等，降低对道路桥梁的腐蚀和对环境的污染。

2.新材料：新型材料如智能材料、高分子材料等被应用于融雪除冰领域。智能材料能够根据环境温度自动调节表面温度，有效防止冰雪的积聚。高分子材料则具有优异的耐候性和抗腐蚀性，能够提高道路桥梁的使用寿命。

3.应用实例：在一些寒区城市，已经开始使用环保型融雪剂与新材料进行道路桥梁的融雪除冰工作。例如，采用智能涂层材料的路面在低温环境下能够自动调节表面温度，有效防止冰雪的产生；同时，使用环保型融雪剂的除冰作业降低了对环境的污染。

寒区道路桥梁的融雪除冰技术多种多样，各有优缺点。在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的技术手段。同时，随着科技的发展和新材料的涌现，相信未来会出现更多高效、环保的融雪除冰技术，为寒区交通提供更好的保障。

三、新技术应用与发展趋势

在桥梁除冰方面，由于桥梁结构的特殊性，传统撒布融雪剂的方法存在较大局限性。目前桥梁专用除冰技术主要包括：桥面加热系统、防冰涂层技术和智能监测系统。桥面加热系统通过在桥面铺设加热管线或电热膜，实现主动除冰。防冰涂层技术利用超疏水材料或相变材料，减少冰层附着。智能监测系统则通过传感器网络实时监测桥面温度湿度，实现精准除冰。

未来融雪除冰技术的发展将呈现以下趋势：首先是绿色环保方向。研发新型环保融雪剂，如醋酸盐类、氨基酸类等生物降解材料，减少对环境的影响。其次是智能化发展。结合物联网、大数据技术，建立智能除冰系统，实现精准预测和自动控制。第三是材料创新。石墨烯、碳纤维等新型导电材料的应用将提高电热融雪效率。第四是多技术融合。将机械、化学、热力等方法有机结合，形成综合解决方案。

特别值得关注的是相变储能技术的应用前景。该技术利用相变材料在相变过程中吸收或释放大量热量的特性，实现能量的储存和释放。将相变材料与路面材料结合，可以白天储存太阳能，夜间释放热量除冰，具有节能环保的优势。

另一个重要发展方向是预防性除冰技术。通过改进路面材料配方和结构设计，提高路面抗冰性能。例如，多孔弹性路面能减少积水，橡胶颗粒改性沥青能提高路面温度，这些方法都能从源头上减少结冰可能。

在实施策略上，未来将更注重因地制宜。根据不同地区的气候特点、交通流量和经济条件，选择最适合的除冰方案。城市主干道可能采用高成本的主动加热系统，而乡村道路则以机械除冰为主。同时，建立完善的冬季养护管理体系，将除冰工作纳入日常养护范畴。

随着新能源技术的发展，太阳能、风能等可再生能源在融雪除冰中的应用也将扩大。特别是在偏远地区，利用分布式能源系统为除冰设备供电，可以解决电力供应难题。

结论：寒区道路桥梁融雪除冰技术是确保冬季道路畅通的关键。目前，各种技术方法都有其优缺点，应根据实际情况选择合适的方法。寒区道路桥梁融雪除冰技术正朝着绿色、智能、高效的方向发展。通过技术创新和系统整合，将不断提高除冰效率，降低环境影响，为寒区交通安全提供可靠保障。未来需要加强产学研合作，加快新技术研发和推广应用，同时完善相关标准规范，促进该领域的健康发展。

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