冰雪天氣帶來(lái)的路面冰雪問(wèn)題嚴(yán)重影響道路交通運(yùn)輸，成為困擾著世界各國(guó)交通部門的難題。高速公路系統(tǒng)是國(guó)家經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，而每年冬季的降雪都會(huì)給高速公路帶來(lái)嚴(yán)峻考驗(yàn)，為了盡快清除路面上的冰雪，確保道路的安全運(yùn)行，世界各國(guó)的交通部門不得不面對(duì)公路清雪除冰這一世界性的難題。

　　為了解決這一難題，人們?cè)谶@方面做了大量研究，探索出許多可以抑制、控制和消除冰雪的技術(shù)和方法，但效果不盡如人意。因此，采取能夠快速有效清除道路路面冰雪的措施，保障道路暢通和行車安全并提高道路、橋梁和機(jī)場(chǎng)的營(yíng)運(yùn)效益，便成為各國(guó)在冬季道路路面上的一項(xiàng)重大而又艱巨的任務(wù)。

　　東南大學(xué)玄武巖纖維研究中心，江蘇綠材谷新材料科技發(fā)展有限公司，江蘇天宇纖維有限公司和武漢理工大學(xué)聯(lián)合進(jìn)行試驗(yàn)，采用玄武巖纖維與碳纖維混編組成土工格柵發(fā)熱材料，來(lái)進(jìn)行融雪化冰。采用電加熱發(fā)熱格柵產(chǎn)生連續(xù)不斷的熱量供給公路路面，達(dá)到融雪化冰的目的。這種電加熱融雪化冰方法比以往其他的融雪方法施工和使用都簡(jiǎn)單易行、安全可靠、成本低。

　　目前，最常用的融雪方式有人工除雪、機(jī)械除雪、化學(xué)劑除雪等方法，但是這些除雪方式存在不足之處。人工除雪效率低，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)。機(jī)械除雪受季節(jié)影響較大,使用頻率低,一年中大部分時(shí)間設(shè)備被閑置,經(jīng)濟(jì)效益較差。化學(xué)融雪劑能有效地融雪化冰和防止道面結(jié)冰，但是其使用后會(huì)造成混凝土的損壞，嚴(yán)重地破壞四周的生態(tài)環(huán)境。

　　而發(fā)熱格柵材料有其相對(duì)的優(yōu)點(diǎn)，在加熱過(guò)程中路面溫度均勻，不但能達(dá)到融雪化冰的目的，發(fā)熱體溫度在250℃以下不會(huì)損傷混凝結(jié)構(gòu)，且鋪設(shè)方法比較方便。更為重要的是，和普通土工格柵性能一樣，這種材料還有增強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)的功能，可以提高道路的使用壽命。

　　應(yīng)用碳纖維發(fā)熱格柵抗凝冰工程是交通部貴州省科技廳、交通廳實(shí)施的科研項(xiàng)目。由于貴州地區(qū)每年的凍雨時(shí)間長(zhǎng)，地段分布廣，造成經(jīng)濟(jì)損失大，此項(xiàng)目選擇在貴州省貴陽(yáng)遵義路段內(nèi)做抗凍雨、抗凝冰試驗(yàn)，有非常突出的現(xiàn)實(shí)意義。

　　試驗(yàn)路段的選擇主要考慮了三個(gè)方面：一是該處容易形成凝冰；二是該處路段比較容易發(fā)生交通事故，如彎道、長(zhǎng)下坡等路況；三是附近有比較方便的電源可以使用。前兩個(gè)方面主要是為了驗(yàn)證試驗(yàn)路段的抗凝冰效果，后一個(gè)方面主要是保證試驗(yàn)路實(shí)施的可能性。結(jié)合當(dāng)?shù)孛磕甑穆访婺闆r，經(jīng)過(guò)調(diào)研，最后選擇了G75蘭州——海南島高速公路貴陽(yáng)遵義段經(jīng)常出現(xiàn)凍雨凝冰的一段下坡彎道處，作為試驗(yàn)路段。

　　一、施工工藝方案

　　1.抗凝冰瀝青路面結(jié)構(gòu)方案的確定，主要是滿足路面基本功能的要求，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果、現(xiàn)行規(guī)范及地區(qū)公路實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了目前在貴州地區(qū)應(yīng)用的主要的路面結(jié)構(gòu)形式，對(duì)需要大修的路面加以改造，在AC-20（6cm）層頂面加鋪已經(jīng)編制好的高性纖維和碳纖維組成的發(fā)熱格柵，擬定出了如圖所示抗凝冰路面工藝結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖1)。

抗凝冰路面工藝結(jié)構(gòu)

　　2.先去除路面舊瀝青層，在AC-20（6cm）層頂面加鋪已經(jīng)編制好的發(fā)熱維格柵，具體施工工藝是：先噴灑粘層油，再設(shè)發(fā)熱格柵，成電氣化配置，攤鋪AC-13（4cm）層。

　?。?試驗(yàn)路段采用半幅路面通車。

　　圖為半幅路面施工鋪設(shè)發(fā)熱格柵施工現(xiàn)場(chǎng)。

　　4.發(fā)熱格柵融雪化冰路面結(jié)構(gòu)為：AC-13（4cm）融雪化冰瀝青，AC-20（6cm），AC-25（8cm），基層（原公路路基）（見(jiàn)圖4、5）。

　　二、試驗(yàn)效果與能耗

　　1.蘭海高速公路貴遵段抗凝冰試驗(yàn)，每天每平方米僅消耗1.58度電，即能達(dá)到瀝青公路路面融雪化冰的目的。電費(fèi)0.5元/度×1.58度=0.79元/m2，根據(jù)試驗(yàn)路監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以得出如下結(jié)論：一萬(wàn)平方米每天能耗費(fèi)用小于7900元（1.5公里）。而原G75蘭海高速貴遵段500米長(zhǎng)路面經(jīng)常出現(xiàn)凍雨凝冰的一段下坡彎道處，每天需要6個(gè)工人在路面上灑鹽水和溶雪劑進(jìn)行融雪化冰，灑鹽水時(shí)還要堵斷行車，工人也非常辛苦和危險(xiǎn)。

　　2.在試驗(yàn)路表面環(huán)境溫度-4℃情況下，啟動(dòng)瀝青路面融雪化冰的自發(fā)熱系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)45分鐘加熱，路面溫度上升到2℃，在這個(gè)升溫過(guò)程中，路面溫度達(dá)到0℃后瀝青路面開(kāi)始融雪化冰；當(dāng)路面溫度上升到2℃，進(jìn)行降溫試驗(yàn)，關(guān)閉電源3小時(shí)，溫度降到1℃，