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冬季路面除冰是较为复杂的一项任务,机械式清除和使用融雪剂是目前我国主要清除方式,做到安全环保且高效除冰雪,是交通工程领域亟待解决的问题。受到自然界“荷叶效应”的启发,本论文将涂层材料(EWCA、SPC和Seal-100)喷涂于水泥混凝土路面上,形成疏水涂层,达到易于路面除冰雪的目的。本文首先通过有限元软件模拟喷洒涂层后的路面的除冰受力体系,研究了在行车荷载作用下,冰层和水泥混凝土路面层间摩擦系数的变化、环境温度和冰层厚度对冰层内部应力及应变的影响。结果表明,冰层和路面层之间摩擦系数越小,冰层内部的最大拉应力、剪应力、最大拉应变和剪应变越大;未喷涂涂层材料的路面,路面层与冰层之间近似于“完全接触”状态,摩擦系数最大,此时冰层内部最大拉应变和剪应变分别为0.175× 10-5和0.32×10-3,均小于冰层极限破坏拉应变和极限破坏剪应变,故除冰效果最差。然后通过抗冲击试验、抗弯拉试验、层间拉拔试验、层间剪切试验和室内除冰模拟试验对涂层法的除冰性能进行研究,得到了在水泥混凝土路面喷涂涂层材料后,随着涂层喷洒量的增加,该结构抗冲击性、强度及粘结应力均下降,喷涂0.5L/m2EWCA试件上覆冰层的弯拉应力、法向粘结应力和切向粘结应力较未喷涂涂层降低高达45.9%、66.7%和65.4%,达到易于破冰的良好效果。而后通过接触角试验和结冰时间试验,结合热力学知识分析,对防结冰作用机理和涂层路面易除冰机理进行了分析,得到了在喷涂0.2L/m2的EWCA、SPC和Seal-100后,其接触角较基准组分别提高了 67.6°、58.3°和51.1°,且分别延长了结冰时间232s、176s、126s,说明涂层材料形成了具有防水效果的疏水膜,达到除冰雪目的。后续通过手工铺砂法和摆式摩擦法,研究涂层材料对试件表面构造深度和摩擦系数的影响,分析涂层路面的抗滑性能。得到了在路面喷涂0.35L/m2的EWCA,满足抗滑规范所规定的次级抗滑指标。最后结合宁乡西部山区某公路开展室外除冰雪试验,分析了涂料的工程实用性。研究表明蜡制养护剂涂层有利于混凝土路面机械除冰、保护路面。