道路除冰雪技术及其发展趋势

1.3.4滚轮旋切式冰雪破碎机具
该机具由机动车辆牵引行进，并由驱动装置驱动滚轮旋转，滚轮上的齿刃相对压实积雪或融冻冰雪进行碾压铣刨，使路面硬质冰雪破碎，以利清除（图6）。该机具对路面也有一定的破坏作用。
1.4微波除冰雪新技术
美国在20世纪80年代就提出利用微波加热并结合机械除冰装置来清除道路积冰的理论，并且进行了相关的研究和试验。国内也有部分学校和公司在国外研究的基础上进行了相关的除冰试验和微波除冰车研究。图7所示为微波加热装置及除冰效果。但截止到目前，微波除冰未能实现真正的推广应用，关键在于微波除冰效率过低，难以实现快速除冰。
在微波除冰过程中，冰层基本不吸收微波，但微波可以穿过冰层加热道路材料。道路材料吸收微波后温度升高，首先融化冰与路面结合处的冰层，降低冰层与路面的结合力，再使用机械碎冰装置破碎和移除冰层，实现道路除冰。
微波除冰雪技术的主要优点有以下几点。
（1）厚冰清除能效高。微波可以穿透冰层加热路面，冰层不融化，避免了因为冰的融解而消耗大量融解热。因此，冰层的厚度对微波除冰效率影响很小，从而减少能耗、降低除冰成本。
相比之下，热力法除冰只能去除薄冰，而对于厚冰需要耗费大量的热能，清除能效较低。
（2）对路面无损害，不污染环境。微波除冰不会像化学法那样对沥青混凝土和水泥混凝土路面造成严重剥蚀，缩短路面的使用寿命，不会对环境造成巨大的不可逆转的破坏。同时，微波加热后，冰层与路面基本分离，使用机械破碎不损伤路面，避免了一般机械法除冰时破碎力量太大，损伤道路标记甚至破坏路面。
2路面内部除冰雪技术
路面内部除冰雪技术主要是通过路面的特殊功能来实现除冰融雪，包括热力融冰雪类技术、添加盐化物类技术、抑制冻结铺装类技术等。
2.1热力融冰雪类技术
热力融冰雪方法是利用地热、燃气、电或太阳能等产生的热量使冰雪融化，如地热管法、电热丝法、红外线灯照加热法、太阳能加热法、发热电缆法等。主要是利用铺设于路面内的能量储存和转化装置将其他形式的热能储存于该装置内，在路面积雪时将能量释放，使路面积雪融化，并以蒸汽与水的形式排除掉。该技术始于20世纪40年代的日本，随后美国、瑞士等国也相继开发了类似的专利技术，并已成功应用。
2.1.1发热电缆法
发热电缆加热系统以电力为能源、发热电缆为发热体，将电能转化为热能，通过结构层内的导热将热量传到物体表面，再通过物体表面与冰雪之间的显热和潜热交换进行融雪化冰。发热电缆加热系统具有无污染、运行费用低、热稳定性好、控制方便等优势。发热电缆用于路面融雪化冰在北欧国家已经有所应用。
2.1.2太阳能加热法
太阳能加热法是夏季将太阳能产生的热能存储起来，在冬季里利用所存热能来融雪化冰。为此需建立一套太阳能融雪系统，该系统由集热装置、蓄热体和融雪装置三部分组成。集热装置的任务是收集阳光的热量并将其输送到蓄热体中，热量在蓄热体中积聚和保存以备冬季融雪用，融雪装置的任务是在需要的时候将保存在蓄热体中的热量输送到路面下，使路面的温度升高从而融化路面上的冰雪。但是考虑到经济方面的原因，这种系统还只能用于某些特殊地方的特殊路段。
2.1.3地热管法与电热丝法
地热管法是通过管道将地热传到地表面来融雪化冰（图8），缺点是安装和建造加热管道比较复杂。电热丝法即在路面上加入电热丝用于加热，此方法不需要使用变压器或服务
设施，加热的效果也不错。
热力融冰雪技术融冰雪速度快，安全环保，但其能耗大，费用高，工艺复杂，而且此项技术的应用对路面材料、结构和施工都有特殊要求，其后期的维修养护需要开挖路面，因此适用范围相对较窄。
2.2添加盐化物类技术
在沥青混合料中添加氯化钠和氯化钙等盐化物来降低冰雪融点，从而达到防冻的作用（图9）。其中盐化物的添加有以下4种方式。
（1）以粉体形式置换混合料中的石粉，添加量约7%；
（2）以颗粒的形式表面裹油后，置换混合料中的细集料，添加量约5%；
（3）盐分与水泥固化成粒状物质，置换混合料中的粗、细集料，添加量约8%；
（4）在开级配沥青混合料的空隙中填充不冻液、盐化物等抑制冻结的材料。
添加盐化物类技术在日本等多雪国家有一定的研究，目前在中国还未曾见到相关的研究报道。这种技术的难点在于为保证沥青路面本身的性能，所添加盐化物的数量有限，并且处在路表面起融雪作用的盐化物更加稀少，所以融雪化冰的作用有可能不会太明显，并且盐化物处在路面内的耐久性问题尚待解决。
2.3抑制冻结铺装类技术
抑制冻结铺装类技术通过在路面铺装材料内添加一定量的特殊材料，从而改变路面与轮胎的接触状态和路面的变形特性，利用所添加的特殊材料变形能力较强的特性，通过路面在外荷载作用下产生的自应力，使路面冰雪破碎融化，从而有效抑制路面积雪和结冰。