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摘要：文章阐述了暗冰的形成机理和易发生区，并对抗暗冰填料和抗暗冰涂料的工作机理和性能进行了简要的分析，进一步加强抗暗冰材料的研究对提高我国冬季交通安全和填补我国在抗暗冰技术领域的空白有非常重大的社会和经济意义。
关键词：暗冰；填料；涂料
中图分类号：P755文献标识码： A
The Reasearch of Highway Dark Ice
Wang Kaile
(Chongqing Jiaotong University Chongqing)
Abstract:The article introduces the formation and easy happening area of dark ice, and it analyse the functional mechanism and basic performance of anti-dark iec padding ang paint. To improve the traffic safety in winter and fill the blank field of anti-dark technology in our country, further research of the anti-dark material has a significant meaning for our society and economy.
Key Words: dark ice; padding; paint
一、暗冰形成机理
1、定义：
暗冰，是相对于明显的冰层的一种表达方式。主要指道路上含水量较大的部位，表面潮湿有水迹，由于外界气温较低，所含水分结冰，体积变大，溢出路面形成的薄冰层。尤其是近几年大货车刹车洒水降温设施的推行，路面形成的暗水湿痕结成的薄膜冰层，更是让人难以分辨。
暗冰，它是水、气在自然界存在一种物质形态，如果人们不接触它，或不在其上面开展活动，它对人不会有什么危害。但是，当行车路过或人走路踩着它时，其危害让人无法形象……。
2、暗冰的形成：
多种原因可能导致暗冰的形成，最常见的暗冰形成原因主要有两种，现列举如下：
（1）在高原地区，由于温度常年低于0℃。如果空气中水汽含量达到一定限度，水汽便会在路表结冰。所结的冰非常薄，人的肉眼很难看到，所以称为暗冰。
（2）在高速公路长大下坡路段，货车需要连续刹车，此时刹车鼓由于温度过高会发生碳化，导致刹车失灵。基于此原因，货车司机会往车底部洒水，用以降低刹车鼓的温度。货车水箱洒水时，一部分水会喷洒到路面上，如若此时气温低于0℃，洒于路面上的水便会在路面上结一层很薄的冰，人的肉眼很难辨认出，故称之为暗冰。
二、暗冰易发生和重点危害区
1、路面状况变化显著的地区。例如隧道的出入口，隧道内相对于隧道外部温度较高，因而隧道口的温差较大，而且隧道口的风力很大，当车辆进出隧道时，会将冰雪带入隧道口，形成暗冰。与普通路面相比，抗滑性明显下降，是交通事故的高发区。
2、凝冰特别容易产生的地区。例如桥面上，桥体悬空，周围空气流动快，热量散发也很快。当气温下降时，桥面比普通路面更快结冰。特别是跨线桥的进出匝道口，是最容易結冰的地方。
3、车辆需要转弯和减速的地区。如城市道路的交叉口。
4、不适宜喷洒融雪剂的地方。例如农耕和放牧地区，减少氯盐的喷洒，防止对农作物和土壤造成破坏。
三、防治措施
为了消除暗冰带来的安全隐患，世界各国都采取了措施清除暗冰。目前在我国，最常用的方法仍然是被动型的机械除冰雪和撒布氯盐类融雪剂这两种方法。机械除冰雪需耗费大量的人力和财力，而且会对路表面造成一定程度的破坏。撒布融雪剂的方法操作简单，在短时间内效果明显，但目前最常用的融雪剂仍以氯化盐为主，因此大量融雪剂的使用会对沿途的刚结构和混凝土结构造成腐蚀，并且会对土壤和水源等造成污染。
近年来，世界各国都在研究推广一种主动型抑制路面结冰的技术。主要可以分为两类：（1）抗暗冰填料。将具有抗冰冻效果的化学添加剂以适当的配合比添加到沥青混合料中，经拌合后铺装到路面上。（2）抗暗冰涂料。将具有抗冰冻效果的涂料一适当的厚度直接涂刷于路表面，操作简单。
1、抗暗冰填料
1.1 工作机理
在加入抗暗冰填料的沥青混合料中，存在一定的微孔隙，微孔隙的表面壁上粘附有一定数量的表面活性的功能物质，使得液态水无法进入(1)。但气态水可以进入，气态水进入后溶解其中的功能物质，形成抗暗冰溶液，储存于微孔隙中。当微孔隙中充满溶液时，溶液便会自动排出。即使是非充满的抗暗冰溶液，在车辆驶过时，由于轮胎与路面之间形成局部负压，也可将溶液排除。当表层的抗暗冰溶液浓度降低后，此时表层和下层溶液便会形成浓度差，下层溶液便会向表层迁移。因此大部分抗暗冰溶液都会迁移到路表面，使用寿命长。
抗暗冰填料能降低冰点，在冰雪天气，抗暗冰剂释放，形成抗暗冰溶液，在路表和冰层之间形成滑动层，降低了冰与路面的粘附力，表面冰层在轮胎的碾压下容易破碎。当降雪较小时，路面可以不结冰3。
2.2 性能研究
对掺有抗暗冰沥青的混合料进行高低温和稳定度性能试验，结果如下：
表1 掺抗暗冰填料沥青混合料性能检测结果
从表中可以看出，掺抗暗冰填料的沥青混合料满足规范要求。
2、抗暗冰涂料
2.1 作用机理
从表2可以看出，盐类摩尔浓度与冰点成反相关2。盐类摩尔浓度越高，则冰点越低。
表2 NaCl浓度与冰点关系表
抗暗冰剂是一种盐类电解质，当路面中有水或是处于潮湿状态时，抗暗冰剂溶解于水中，浓度增高，冰点降低，从而在一定的温度范围内起到了抑制暗冰的作用。
2.2 性能研究
涂于路面的抗暗冰填料必须具备一定的粘聚力，否则很容易被经过的车辆带走，失去其效能。
将一定数量的抗暗冰涂料涂于钢板表面，待其干燥后，采用AB胶将拉拔头粘附在抗暗冰涂料的表面，待其完全固化后，进行拉拔实验。实验结果见下表：
表3 抗暗冰涂料粘结力试验结果
从表中可以看出，抗暗冰涂料粘结力满足规范要求。
2.3 现场试验
为了验证抗暗冰涂料的现场应用效果，在呼和浩特市二环某段路段处进行了现场试验，总长度110米，面积700m2。
在试验开始前先用高压空气和水将路面清理干净，然后由施工人员将拌合好的涂料均匀滚涂于路表面。在涂料具备了一定的强度之后，一般10小时以后，方可开放交通。路面性能测试见下表：
表4 试验路段路面渗水系数检测
一个月之后，对路段进行观察，发现此路段处没有暗冰。而其它路段，即没有涂抗暗冰涂料的路段有冰雪覆盖。
四、结语
暗冰降低了路面的附着系数，对车辆的安全行驶危害重大。为了消除暗冰带来的安全隐患，世界各国都采取了措施清除暗冰。大致可以分为被动型和主动型，主动型有抗暗冰填料和抗暗冰涂料，主动性要远优于被动型。抗暗冰材料的研究对提高我国冬季交通安全和填补我国在抗暗冰技术领域的空白有非常重大的社会和经济意义。
参考文献：
1.赵安平 季冻区路基土冻胀的微观机理研究 2010,94-99
2. 靳宏利，杨荣尚，马小伟 秦岭山区高速公路建设关键技术 2012,170-185
关键词：暗冰；填料；涂料
中图分类号：P755文献标识码： A
The Reasearch of Highway Dark Ice
Wang Kaile
(Chongqing Jiaotong University Chongqing)
Abstract:The article introduces the formation and easy happening area of dark ice, and it analyse the functional mechanism and basic performance of anti-dark iec padding ang paint. To improve the traffic safety in winter and fill the blank field of anti-dark technology in our country, further research of the anti-dark material has a significant meaning for our society and economy.
Key Words: dark ice; padding; paint
一、暗冰形成机理
1、定义：
暗冰，是相对于明显的冰层的一种表达方式。主要指道路上含水量较大的部位，表面潮湿有水迹，由于外界气温较低，所含水分结冰，体积变大，溢出路面形成的薄冰层。尤其是近几年大货车刹车洒水降温设施的推行，路面形成的暗水湿痕结成的薄膜冰层，更是让人难以分辨。
暗冰，它是水、气在自然界存在一种物质形态，如果人们不接触它，或不在其上面开展活动，它对人不会有什么危害。但是，当行车路过或人走路踩着它时，其危害让人无法形象……。
2、暗冰的形成：
多种原因可能导致暗冰的形成，最常见的暗冰形成原因主要有两种，现列举如下：
（1）在高原地区，由于温度常年低于0℃。如果空气中水汽含量达到一定限度，水汽便会在路表结冰。所结的冰非常薄，人的肉眼很难看到，所以称为暗冰。
（2）在高速公路长大下坡路段，货车需要连续刹车，此时刹车鼓由于温度过高会发生碳化，导致刹车失灵。基于此原因，货车司机会往车底部洒水，用以降低刹车鼓的温度。货车水箱洒水时，一部分水会喷洒到路面上，如若此时气温低于0℃，洒于路面上的水便会在路面上结一层很薄的冰，人的肉眼很难辨认出，故称之为暗冰。
二、暗冰易发生和重点危害区
1、路面状况变化显著的地区。例如隧道的出入口，隧道内相对于隧道外部温度较高，因而隧道口的温差较大，而且隧道口的风力很大，当车辆进出隧道时，会将冰雪带入隧道口，形成暗冰。与普通路面相比，抗滑性明显下降，是交通事故的高发区。
2、凝冰特别容易产生的地区。例如桥面上，桥体悬空，周围空气流动快，热量散发也很快。当气温下降时，桥面比普通路面更快结冰。特别是跨线桥的进出匝道口，是最容易結冰的地方。
3、车辆需要转弯和减速的地区。如城市道路的交叉口。
4、不适宜喷洒融雪剂的地方。例如农耕和放牧地区，减少氯盐的喷洒，防止对农作物和土壤造成破坏。
三、防治措施
为了消除暗冰带来的安全隐患，世界各国都采取了措施清除暗冰。目前在我国，最常用的方法仍然是被动型的机械除冰雪和撒布氯盐类融雪剂这两种方法。机械除冰雪需耗费大量的人力和财力，而且会对路表面造成一定程度的破坏。撒布融雪剂的方法操作简单，在短时间内效果明显，但目前最常用的融雪剂仍以氯化盐为主，因此大量融雪剂的使用会对沿途的刚结构和混凝土结构造成腐蚀，并且会对土壤和水源等造成污染。
近年来，世界各国都在研究推广一种主动型抑制路面结冰的技术。主要可以分为两类：（1）抗暗冰填料。将具有抗冰冻效果的化学添加剂以适当的配合比添加到沥青混合料中，经拌合后铺装到路面上。（2）抗暗冰涂料。将具有抗冰冻效果的涂料一适当的厚度直接涂刷于路表面，操作简单。
1、抗暗冰填料
1.1 工作机理
在加入抗暗冰填料的沥青混合料中，存在一定的微孔隙，微孔隙的表面壁上粘附有一定数量的表面活性的功能物质，使得液态水无法进入(1)。但气态水可以进入，气态水进入后溶解其中的功能物质，形成抗暗冰溶液，储存于微孔隙中。当微孔隙中充满溶液时，溶液便会自动排出。即使是非充满的抗暗冰溶液，在车辆驶过时，由于轮胎与路面之间形成局部负压，也可将溶液排除。当表层的抗暗冰溶液浓度降低后，此时表层和下层溶液便会形成浓度差，下层溶液便会向表层迁移。因此大部分抗暗冰溶液都会迁移到路表面，使用寿命长。
抗暗冰填料能降低冰点，在冰雪天气，抗暗冰剂释放，形成抗暗冰溶液，在路表和冰层之间形成滑动层，降低了冰与路面的粘附力，表面冰层在轮胎的碾压下容易破碎。当降雪较小时，路面可以不结冰3。
2.2 性能研究
对掺有抗暗冰沥青的混合料进行高低温和稳定度性能试验，结果如下：
表1 掺抗暗冰填料沥青混合料性能检测结果
从表中可以看出，掺抗暗冰填料的沥青混合料满足规范要求。
2、抗暗冰涂料
2.1 作用机理
从表2可以看出，盐类摩尔浓度与冰点成反相关2。盐类摩尔浓度越高，则冰点越低。
表2 NaCl浓度与冰点关系表
抗暗冰剂是一种盐类电解质，当路面中有水或是处于潮湿状态时，抗暗冰剂溶解于水中，浓度增高，冰点降低，从而在一定的温度范围内起到了抑制暗冰的作用。
2.2 性能研究
涂于路面的抗暗冰填料必须具备一定的粘聚力，否则很容易被经过的车辆带走，失去其效能。
将一定数量的抗暗冰涂料涂于钢板表面，待其干燥后，采用AB胶将拉拔头粘附在抗暗冰涂料的表面，待其完全固化后，进行拉拔实验。实验结果见下表：
表3 抗暗冰涂料粘结力试验结果
从表中可以看出，抗暗冰涂料粘结力满足规范要求。
2.3 现场试验
为了验证抗暗冰涂料的现场应用效果，在呼和浩特市二环某段路段处进行了现场试验，总长度110米，面积700m2。
在试验开始前先用高压空气和水将路面清理干净，然后由施工人员将拌合好的涂料均匀滚涂于路表面。在涂料具备了一定的强度之后，一般10小时以后，方可开放交通。路面性能测试见下表：
表4 试验路段路面渗水系数检测
一个月之后，对路段进行观察，发现此路段处没有暗冰。而其它路段，即没有涂抗暗冰涂料的路段有冰雪覆盖。
四、结语
暗冰降低了路面的附着系数，对车辆的安全行驶危害重大。为了消除暗冰带来的安全隐患，世界各国都采取了措施清除暗冰。大致可以分为被动型和主动型，主动型有抗暗冰填料和抗暗冰涂料，主动性要远优于被动型。抗暗冰材料的研究对提高我国冬季交通安全和填补我国在抗暗冰技术领域的空白有非常重大的社会和经济意义。
参考文献：
1.赵安平 季冻区路基土冻胀的微观机理研究 2010,94-99
2. 靳宏利，杨荣尚，马小伟 秦岭山区高速公路建设关键技术 2012,170-185