环保型固体除雪剂的研制

摘要：文章介绍了一种新型环保型除雪剂的性能、使用方法、适用范围和融冰雪的机理。实践表明，该产品使用经济、效力高，在冬季寒冷降雪地区有推广价值。
关键词：除雪剂；机理；性能；使用
中图分类号：U418.4文献标识码：B
纵观国内外，目前现有除雪剂可分为氯盐型、非氯盐型（主要指醋酸盐类、醇类、胺类等）及混合型（主要指氯盐中添加阻锈剂/防腐剂等），不是价格昂贵，就是含氯盐量高达80%～90%，无真正适于路用的环保型的除雪剂。针对国内外道路养护市场的需求，围绕公路清冰除雪这个主题，吉林省交通科学研究所于1999年开始对经济有效的道路环保除雪剂进行立项研究，历经近4年的室内、外试验研究，开发研制出新一代环保型道路防滑除冰液。几年来，经吉林省长平、长吉等高速公路实际应用试验已表明，使用效果显著，取得了一定的经济和社会效益。随着我国经济建设和公路建设的迅猛发展，交通瓶颈得到了缓解，但由于受到养护资金的限制，除雪剂的价格成为道路养护部门所考虑的重要问题。针对实际情况，我们又通过大量的调查、试验、选型，在液体除雪剂的基础上又推出了固体环保型除雪剂，以满足不同市场的需求。
1环保型固体除雪剂的融冰雪机理
环保型固体除雪剂主要是由粮食副产品的深加工过程产生的蛋白质、维生素、矿物质及镁、钙等元素的化合物和相关的化学添加剂经过粉碎、混合、制粒、干燥等程序加工合成。
固体除雪剂融冰雪的机理见图1。将除雪剂撒到冰雪路面时，除雪剂中易潮解的固态物质迅速吸收了空气中的水分，产生潮解现象，使冰雪表面形成少量的水，除雪剂在这些水中及车轮的冲击下渐成溶液，若在冰水中溶解少量的溶质成为溶液，由于表面水分子的许多位置被挥发性溶质（或盐）所占据，水与空气接触的面积减小，使水的蒸气压下降。在图1中，0℃时（273K）在F点时冰的蒸气压比水溶液的蒸气压高，冰不断转化为水蒸气；同时，水蒸气不断凝结为水进入溶液；因而溶液在F点（273K）不能结冰，而冰却能融化。随着温度的降低，冰的蒸气压沿着FE线降低，当温度降到E点时，冰和水溶液的蒸气压才相等，冰和水溶液共存。因此E点为水溶液的冰点（或称为凝固点）。
根据上述，得知固（冰雪）液（融化成液体的除雪剂）两相的蒸气压不等，两相不能共存，其中必有一相向另一相转变，若固相蒸气压大于液相蒸气压，则固相就要向液相转变即固体融化，反之若固相蒸气压小于液相蒸气压，则液相就要向固相转变，此时所生成溶液的蒸气压低于冰雪的蒸气压，冰雪开始融化，并随着这个过程的扩大，反应速度加快，冰雪面出现微裂，发出啪啪的响声，形成大面积的龟裂，从局部融化逐渐扩展为全面融化，露出路面。

图1除雪剂融冰雪的机理图
2固体除雪剂的性能（见表1）
该除雪剂是一种黄棕色颗粒状混合物。易融于水，溶解度80%（W/V）。溶解时吸热，易潮解，长期暴露空气中易结块，储存时应密封。该除雪剂对金属的腐蚀性小，其腐蚀速率为盐的1/10，对沥青、混凝土路面无损害，对环境无可见污染，对植物损坏性小，融冰雪效果好，饱和溶液最低冰点温度可达到-30℃。可适用于较寒冷地区的路面、桥梁、机场跑道的除雪化冰。储存：密封储存，防止吸潮。
表1固体防冰除雪剂主要技术指标

3固体除雪剂的使用方法
（1）干撒除雪剂融冰雪
雪后进行撒布，即直接将除雪剂颗粒手工或机械撒于冰雪路面上，除雪剂比水的冰点低，使周围的冰雪融化，并随着过往车辆的碾压与雪混合，融化的面积继而扩展延伸，提高了融雪效率。固体除雪剂使用剂量的计算
N=G/（S+G）
式中，N为融雪或融冰后的除雪剂液体的浓度，%；G为固体除雪剂用量，g；S为单位面积的路面积雪量或积冰量，g。其中S=h•p（h为路面积雪或积冰的厚度，cm；p为路面积雪或积冰的密度，g/cm3）。
由公式得出为除雪剂将冰雪全部融化的理论上的使用剂量，而冰雪在阳光、车辆等外界因素的影响或就达到路面积雪不被压实或增加积雪路面的摩擦力的目的，则其实际的除雪剂用量仅为理论值的3%～5%。这样根据天气温度、降雪量、积雪形态等关系得出除雪剂的使用参考剂量见表2。
表2除雪剂的使用参考剂量/g•m-2