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融雪剂对交通设施和环境的影响及对策研究

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来源: 作者: 2018-10-28 22:19:12

融雪剂对交通设施和环境的影响及对策研究

摘要:结合国内外相关文献,对融雪剂做了简要介绍和分类,明确了其对公路基础设施和周围环境的影响,提出了降低融雪剂危害需采取的防治技术与建议,旨在提高人们对融雪剂的认知水平。

关键词:融雪剂,交通设施,环境,影响,防治技术

文章编号:1009-6825(2010)23-0345-03

1概述

2008年1月底到2月初,中国南方各大省市遭遇了一次几十年不遇的大雪灾,间接经济损失达1000亿人民币。鉴于此,交通除雪技术应运而生。其中采用融雪剂除雪是最为广泛应用的方法。然而事实证实,融雪剂在带来便利的同时,也对交通基础设施及环境设施造成了很大的危害,有数据表明,美国每年因使用融雪剂造成的直接损失达20亿美元,间接损失则高达50亿美元。在我国北方地区,融雪剂也已经被越来越多的使用来消除路面上的积雪和结冰,以保证雪天道路的畅通,保障行人和车辆的安全。然而除北京市政部门出台的地方标准外,我国尚没有全国统一的融雪剂标准。这样就导致了融雪剂市场良莠不齐、比较混乱。同时由于缺乏合理的使用方法,造成了公路基础设施及周边地域环境的严重破坏。鉴于此,2009年5月,交通运输部西部交通建设科技项目领导小组将“氯盐类融雪剂对公路交通基础设施及环境影响检测评价防治技术”列为2009年度西部交通建设科技项目之一,以此提高人们对融雪剂的认知水平。

2融雪剂种类和应用

目前世界各国所用的融雪剂主要分三类:第一类是氯盐型融雪剂,如氯化钠、氯化钙、氯化镁等,通称“化冰盐”。此类融雪剂价格相对便宜,撒布方法简单、快捷、高效,能满足雪后迅速缓解交通的要求,被世界各国广泛使用。第二类是非氯盐类融雪剂,即有机或无机盐、胺、醇类,如钙镁乙酸盐(CMA)、乙酸钾等。这类融雪剂对环境危害小,具有很高的环保意义,但由于其价格较高,只在欧美、日本等有大范围应用。第三类是混合型融雪剂,如氯盐加非氯盐、氯盐加非氯盐加阻锈剂。此类融雪剂在融雪效力上虽然低于氯盐,但它却具有很好的阻锈功能,正作为新型的融雪剂被人们开发研制[1]。

3融雪剂对交通基础设施和环境的影响

3.1融雪剂对混凝土的侵蚀

氯盐类融雪剂之所以对混凝土产生侵蚀作用,是因为氯盐同水泥砂浆发生了如下化学反应:2NaCl+Ca(OH)2=2NaOH+Ca2Cl2。由该式可知,水泥砂浆里的Ca(OH)2由于和盐类融雪剂发生反应而遭破坏,生成的CaCl2由于溶解度大于前者,在水的作用下,Ca2+溶出,混凝土空隙率增大,强度降低[2]。同时由于大量氯离子的渗入,在低温下产生的结晶体远比水分子的结晶体大,即所谓的“盐冻”。盐冻破坏要比单纯的冻融破坏严重得多。以上这些因素都使得混凝土遭受极大的腐蚀和破坏,降低混凝土的物理力学性能[3]。

3.2融雪剂对钢筋的影响

混凝土中骨料和填料都属于高碱性材料,尤其是硬化后形成的水泥石含有大量的Ca(OH)2,使钢筋界面pH>12.6,形成大量的由Si-O键所构成的保护膜,因其对钢筋有很强的保护能力,并使钢筋活性降低,人们称其为钝化膜,其性质是耐强碱环境[4]。

当钢筋周围表面的氯离子增多后,钢筋周围的pH就会降低,从而破坏强碱环境,破坏钝化膜,进而引发钢筋锈蚀。而当钢筋表面被锈蚀后,其体积就会增大(2倍~6倍),挤压包裹在其表面外侧的混凝土,使混凝土保护层发生开裂。最终导致整个混凝土结构承载力的下降或丧失。

3.3融雪剂对土壤的影响

冰雪融化后,融雪剂通过排水系统进入周围的环境,对公路周边的生态环境产生了影响。融雪剂对土壤的影响最为直接。氯化钠融雪剂融化后,随着钠离子在土壤中的积蓄,土壤盐度上升,盐度增加的同时,土壤的物理化学性质也发生了改变。高浓度的钠离子能分散土壤中有机颗粒和无机颗粒,最终导致土壤渗透能力下降,土壤板结[5]。

3.4融雪剂对植物的影响

融雪剂对植物的伤害是通过含盐雪水在土壤中积累,引起土壤盐分过高,影响植物生理功能实现的。植物靠根部的渗透作用吸收水分和养分,并把它们一直输送到树叶的末端,土壤盐分过多使植物根际土壤溶液渗透势降低,根据水从高水势向低水势流动的原理,这就给植物造成一种水逆境,植物吸收水分困难,尤其在大气相对湿度较低的情况下,随着蒸腾作用的加强,盐害更为严重,宏观上表现为植物大量失水,被盐分浸渍而“渴死”[6]。

3.5融雪剂对地表水及地下水的影响

在经历2008年1月~2月的罕见大暴雪后,江苏省政府立即下发了《关于加强雨雪冰冻次生灾害防范应对工作的通知》。要求加强集中式饮用水源地水质监测,防范大量使用融雪剂后可能产生的水环境污染,确保群众饮水安全。融雪剂对水质的影响主要表现在路面上的融雪剂通过地表径流进入土壤,然后渗入地下,造成饮用水中的盐度偏高,对人体造成一定的危害。

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