抗凝冰剂/低冰点材料（掺沥青混合料的4-7%）

一、技术背景

近年来，受全球气候变化的影响，国内冬季低温冰雪冻害对交通运输的影响日益严重。如2008年1月的冻雨及雪灾，“五纵七横”干线9条近2万公里封闭、7千公里中断；68条国道21条共4万公里遭到严重影响；22万公里普通公路交通受阻。公路基础设施大面积**，给人民群众的生产生活造成了极大的影响，直接经济损失高达100亿以上。在除冰过程中需要通过大量的人力物力进行作业，而大量采用融雪盐会对路面结构物、自然环境和人类健康产生持续性损害；机械作业又存在难以**除冰、对路面损害较大等影响。因此采用主动长效、安全环保的除冰雪技术将成为重要的解决方案。

二、抗凝冰材料简介

抗凝冰材料是在国外相关技术上进行改进研发生产的新型主动型融雪化冰沥青混凝土添加材料，该材料具有与矿粉相似的粒级组成，可以置换沥青混合料中部分或全部矿粉。掺入抗凝冰材料的沥青混凝土能主动融冰除雪，在积雪路段、低温暗冰路段、长大纵坡等特殊路段上发挥长效作用。

抗凝冰材料微观结构为多孔火成岩包裹盐分结构，单粒径约为0.075mm，与矿粉类似。该材料置换矿粉作为填料均匀分散在沥青混合料中。降雪时抗凝冰材料的盐分通过渗透压作用和毛细管现象以及车辆的轻微摩擦效果，在拉乌尔定律蒸汽压平衡的作用下冰雪开始融化，从而起到防止和延缓路面结冰的效果。

三、抗凝冰材料的性质与特征

抗凝冰材料主要以代替矿粉的形式掺入沥青混合料中，故其主要特征宜与矿粉相似。抗凝冰材料密度与矿粉相近，采用与矿粉粒度相似的级配组成。其特征指标如表1所示。

表1 抗凝冰材料的性质与特征

四、抗凝冰材料的缓释作用机理及主要特点

作用机理

抗凝冰材料主要采用多孔结构的火山岩包裹氯化物等具有使凝固点下降作用成分的粉末状物质。抗凝冰材料研磨成粉末颗粒和沥青混合物中的矿粉置换，使盐分充分分散在混合料中。通过渗透压和毛细管现象，使抗凝冰材料中的盐分从沥青混合料内部浓度较高的狭小空间，逐渐向盐分浓度较低的路面表面析出，并迅速溶于水中，使水的液相蒸汽压下降，但冰的固态蒸汽压不变。为达到冰水混合物的固液蒸汽压的平衡，冰雪开始融化，从而防止和延缓冬季路面的冰冻。作用原理图如图1所示。

图1 作用原理图

4主要特点

1、替代矿粉掺入沥青混凝土中，对沥青混凝土性能影响小，不影响沥青混凝土路面的路用性能；

2、将路面冻结温度降至-5℃~-20℃，提高路面露出率，降低交通事故发生率；

3、提高路面和冰的剥离性，提高除雪效率，有效保护路面；

4、雪后路面抗滑性能好，行车安全系数高；

5、环保产品，钢腐蚀率低，有效减少盐害发生；

6、长效主动除冰融雪，经济效益明显。持续有效时间达到6~10年；

7、可适用于沥青混凝土路面和水泥混凝土路面。

五、抗凝冰材料的使用方法及用量

使用方法

抗凝冰材料是氯化物系的路面冻结抑制剂铺装用材料，当在路面表层用沥青混合物铺设时，可使用内掺的方式部分或全部替换沥青混合料中的矿粉成分。

将抗凝冰材料向混合物中以4%~7%的质量比添加、混合并铺设后，可实现路面温度降至-5℃~-20℃时不易结冰，并可长效发挥较好的除冰雪效果。

用量

以沥青混合物密度为2.44t/m³、路面表层厚度为0.04m、抗凝冰材料添加质量比为5%为例，铺装面积为1㎡的路面表层，需要抗凝冰材料的质量计算公式为：

1㎡（面积）× 0.04m（厚度） × 2440kg/m³（沥青混合物密度） × 0.05（抗凝冰材料添加质量比） = 4.88kg

添加1t的抗凝冰材料，按路面表层厚度为0.04m 、抗凝冰材料添加质量比为5%为例，能进行面积为205㎡的路面表层铺装。

六、抗凝冰材料的使用性能

抗凝冰材料沥青混凝土性能

＊抗凝冰沥青路面冻结抑制剂的碳钢腐蚀率符合《融雪剂》（DB11/T 161-2012）的相关要求。

＊抗凝冰沥青混合料的稳定性、流值、车辙动稳定度、冻融劈裂残留强度比、残留稳定度、低温弯曲试验**应变、渗水系数等指标，均符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的相关要求。

＊抗凝冰沥青混合料在﹣5℃时相对于普通沥青混合料容易铲除结冰。（在﹣10℃抗凝冰沥青混合料仍然具有防冰效果，但比较﹣5℃时防冰效果稍差）

＊经实际观测，抗凝冰沥青混合料的抗凝冰有效时间可达5到10年。

七、抗凝冰材料的工程案例

自抗凝冰材料在国内使用以来，已在北京、浙江、江苏、黑龙江、山东、河北、湖南、山西、新疆、甘肃等全国十余个省市得以验证并使用。各地道路科研机构和施工数据均反映良好，众多的案例也表明了抗凝冰材料在国内复杂环境中的良好适应性。

1、大广高速项目

该项目位于大广高速黑龙江大庆至肇源段，工程项目地处严寒地区，年高气温39.8℃，极端**气温-39.2℃，路面温差大，路面的冰雪和极端温度条件引起的损坏问题突出。该高速公路是国家高速公路“7918工程”规划网中纵向的第五条线，其中大庆至肇源段为连接黑吉两省的重要通道，交通量大。

2 大广高速项目

项目试验路段为大广高速的单幅路面中60米长的一段，在右幅 K108+810—K108+875（施工桩号）。路面结构为：上面层AC-16，5cm；中面层 AC-20，6cm；下面层AC-25，7cm。该段试验路于2010年铺筑完成。 该路段为《极端气候对公路路基路面的影响和对策研究 》的依托工程，交通部公路科学研究院在该项目完成后对该项目的融释技术、**掺入比例都进行了一系列研究，结果表明，抗凝冰材料能很好的代替矿粉，并持续发挥抗凝冰作用。

2、青银高速项目

该项目位于青银高速山东济南至聊城段，工程项目位于团结河大桥，是高速中修工程桥面铣铇重铺上面层工程。抗凝冰材料成分中含有特殊的钢筋防锈蚀剂，在钢蚀试验中低于自来水腐蚀，能有效减少对桥梁的危害。该工程采用SMA-13改性混合料面层，将抗凝冰材料以沥青混合料质量的7.1%掺入生产。施工地点位于中心桩号为 K398+205 的团结河大桥，试验段选在下行道（南幅）的超车道及行车道，宽度共8.5米，长度180米，厚度0.04米。由山东高速路桥养护有限公司施工。

 3青银高速项目

工程完成后经室内试验和现场检测，热拌沥青混合料马歇尔试验指标、水稳定性、车辙试验动稳定度和渗水系数满足相关规范中关于工程质量控制标准的要求。施工完成后对路面进行硝酸银滴定试验，如图7所示，路面渗出大量氯化盐，表明该路面能有效抵抗冬季路面冻结，提高道路行驶的安全性。

3、浙江湖州项目

该项目为同济大学交通运输工程学院与当地公路科研机构合作的桥面铺装项目，项目后续试验检测均由同济大学完成。

浙江湖州的东泊桥（又名王家斗桥）项目位于湖盐线和孚镇路段上，平面位于圆曲线上，右偏角90度。左幅中心桩号K11+483，配跨13+3×10+13m，全长56m，宽9.5m。根据施工图设计方案，东泊桥桥面铺装方案为： 4cm AC-13C沥青砼+粘层+6cm AC-20C沥青砼+下封层，桥面铺装总厚度10cm。

4 浙江湖州项目

该项目完成后，同济大学交通运输工程学院的试验检测表明：混合料中盐化物的滴定试验表明掺抗凝冰材料后沥青混合料后氯化盐含量明显提高；现场取样的室内路用性能试验表明此次东泊桥上面层铺装所用混合料高温稳定性与低温抗裂性均能够满足技术要求，水稳定性方面，冻融劈裂强度比指标能够满足技术要求。室内抑制冻结性能分析表明，抗凝冰材料能够降低冰点，起到抑制冻结的作用。

2015年冬，湖州迎来**场雪，该桥面表面完全无积雪，与普通路段对比鲜明。抗凝冰材料在湖州的使用受到了当地民众的一致称赞，并在湖州日报和湖州晚报中得以报导。

4、新疆市政项目

该项目位于新疆乌鲁木齐三屯碑，是市政道路二标高架桥匝道工程。新疆乌鲁木齐当地冬季气候严寒，雪质蓬松干燥；且大雪气候比较常见，经常发生风吹雪等极端气候现象。

抗凝冰材料铺装段位于三屯碑二标高架桥K1+190处psw004~007，宽6m，长56m。匝道铺装方案采用4cm SMA-13沥青砼+6cm AC-20C沥青砼+下封层，桥面铺装总厚度10cm。由于当地沥青品种不同，加之抗凝冰材料须略微提高拌合温度，沥青拌合温度调整至175℃至180℃。

5 新疆市政项目

该项目完成后，经新疆交建集团进行的检测表明，该路段沥青混合料完全满足相关规范及设计要求。2016年11月新疆迎来优场大雪，抗凝冰材料试铺路段表现亮眼，得到新疆当地多家媒体的争相报导，抗凝冰材料的使用将使乌鲁木齐市区繁重的冬季除雪任务得到很大的缓解。

除此之外，我们的工程案例已遍布全国。