环保型道路融雪剂的研究

1、分类号丄程硕士学位论文密级编号勰环保型道路融雪剂的研究硕士研究生陈建 滨指导教师董红星翻教授企业指导教师聂玉梅高级工程师学位级别工程硕士学科、 专业材料工程所在单位哈尔滨工程大学论文提交日期年月论文答辩日蠲年月学位授 予单位哈尔滨工程大学哈尔溟程人学工程硕士学位论文扌甬要北方冬季雪后及时有效 地清除道路上的积雪对于保证交通的畅通和车俩的安全是i分重要的。尤其像哈尔 滨市这样的北方城市解决这个问题则显得更加迫切。以往靠人丁和机械除雪的方法 己不能够完全适应现代交通发展的需要由此化学融雪剂逐步被人们认识和使用。而 采用以氯化钠、氯化钙及实复配物为主的融雪剂虽然达到了除雪的h的但却给道路、 绿地、桥

2、梁特别是给大江河流等水系带来了极大损害对环境造成了严重污染。据有 关专家由实践分析得出赫中的氯离子才是真正破坏环保的“凶手"是它腐蚀了混凝土 中的钢筋、腐蚀了汽车底盘、缩短汽车轮胎的使用寿命使道路老化、龟裂、损伤甚 至杀死道路两侧的植物污染了大江河流给人类的水源造成再次污染。因此在越来越 注重环境保护的今天迫切需要寻找一种融雪效果好、污染小、操作方便的环保型道 路融雪剂。本文对以醋酸钙镀栽为主要成分的环保型融雪剂进行了研究与氯化钠进 行对比较实验讨论了原材料的选择、氧化钙与氧化镁的摩尔比、反应温度、添加剂 对产品融雪效果的影响深入地讨论了产品各种指标的分析方法并进行了融雪实验实 验结

3、果表明醋酸钙镁盐型融雪剂达到了环境保护的基本要求是一种良好的环保型融 雪剂。通过实验得出如下结论合成醋酸钙镁盐融雪剂的反应温度应控制在。c范围内。 可加反应物的加水量使反应更加完全。液体融雪剂溶液的适宜浓度为左右。反应物 最佳摩尔比为。反应物中菱镁矿粉的添加量需控制在总反应物的一范围内。固体融 雪剂在水屮的溶解时间应控制在以内为好。醋酸钙镁盐型融雪剂的金属碳钢腐蚀率 均小于而氯化钠则达到了。相对钠盐的金属碳钢腐蚀率远不到氯化钠的。而融雪性 能达到了氯化钠的00适应了北方地区。通过在温度为°c的室外做放大实验得出以醋 酸钙镁盐为主要成份固体融雪剂替代以氯化钠为主的融雪剂因具没有氯离子金

4、属腐 蚀率是小于氯化钠的重金属含量未检出达到了环境保哈尔滨程人学一程硕士学位论 文护的要求。用的量抛撒融雪剂经后其融雪面积达到了。综合所述以醋酸钙镁盐为 主要成份的融雪剂具有融雪面积与氯化钠相当而其腐蚀性却很小对道路环境及设 施、运输设备及抛撒机械基本无不良影响具有快速持久的融雪效果和解冻的功能达 到了融雪的冃的。关键词环保型道路融雪剂醋酸钙镁盐t艺参数制备方法应用实验谢殛珏她齿禹酝幕差拍遮量醵哈尔滚摇大学工程硕士学饺论文盘 m艳娃檄疵 爨戚 鞭站凳。蹩艇墩。如城墩嬲虹也呻4祗觀磔撼。霸避禮锄争。擞堪盎豳珂馨糟珏螯至箍搪畦螯埒玲妇喀辑當珏仃血瓣辨也也紬 %0嫩 镶蜘讎】量珏甜壤 也删懿锲徽姑。

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7、全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者r期年月fi哈尔滨程人学一程 硕十学位论文第章绪论概述随着国民经济的迅猛发展尤其交通运输事业的发展则更 加显得突出各类高速公路、快速干道及环城公路、高架立交桥等发展极其迅速车辆 的行驶速度有了很大的提高人们在行的方面越來越感到了快捷和便利。然而北方冬 季尤其是大雪之后积雪给车辆的行驶造成了严重的影响给人们的出行带來了很大的 不便。特别是在现代化的人城市这种现象尤为突出。年刀北京市就因大雪后出现了 道路“大堵车,，的景彖哈尔滨市这种情况则更是时有发生这使人们意识到了“今日z 雪已非往z雪”大雪”已经与“现代化”紧密联系起来。现代化的城市交通因下雪小则 影响

8、到城市人民的生产生活大则影响到国民经济的发展。因此能够及时有效地清除 道路上积雪对于保证交通的畅通和安全显得越来越重要。随着社会经济的迅速发展 和人们认识的不断提高以往靠人工和机械除雪已经远远不能适应现代交通发展使用 化学融雪剂融雪除雪已逐步被人们所认识。以氯化钠、氯化钙及其复配物为主的含 氯盐化学融雪剂逐渐被人们所使用。然而这种化学融雪剂虽然达到了除雪的日的但 却给道路、绿地、桥梁特别是给大江河流等水系带来了极大损害对周i韦i环境造成了 严重污染。据有关专家由实践分析得岀'也? nr-删才含氯粗赫包括氯化钠和氯化钙 屮的氯离子才是真正破坏环保的“凶手“。表屮给岀了一些常用含氯盐类的性

9、能与影 响的评价。其屮可以看出以下问题第一所有含氯盐均对基础设施如钢筋混凝土结构、 路桥、地下管网、金属结构等具有严重腐蚀作用。国外研究表明们含氯赫对混凝 土破坏能力的排列次序是氯化钾氯化镁氯化钙氯化钠。第二氯化钠对植物和环境水 资源的影响大于其他含氯盐因此选用氯化镁、氯化钙作为融雪剂对环保影响稍小于 氯化钠但并未改变其具有严重腐蚀性。国外以含氯盐为基础添加适量阻锈剂、缓蚀 剂的作法是为减少氯离了对钢材特别是混凝土中钢筋的腐蚀作用但其效能是很 有限的仅减少对钢材的腐蚀作用却不能缓解含氯盐类融雪剂对混凝土冻融破坏特别 是对环境植物的破坏这不仅没有缓解作用曲于多种离了的存在的原因还增加了环境 的污

10、染。哈尔滨工程大学程硕士学位论文表常用氯盐型融雪剂的性能与影响评价表” 损害与影响名称冰点°c基础设施混楼梯地面植物水质可达凝土等户内氯化钠一严重 轻微皇中等氯化钙一严重严重中等轻微氯化镁严重严垂中等轻微氯化钾严垂轻微中等轻微因此对于越來越注重环境保护的今天人们寻找到一种既融雪速度快、同时也 能满足环境保护及道路交通设施要求没有氯离子的存在的化学融雪剂更加为人们所 关注和重视。特別是近些年來经济的发展和车辆的增多使得冬季雪后重大和特大交 通事故频繁发生给人们的人身安全和财产造成了无法弥补的巨大损失。尤其像哈尔 滨市这样的北方城市及时有效地清除道路上的积雪对于保证交通的畅通和车俩的安

11、全是非常重要的。可以预计随着我国国民经济的不断发展、人们环保意识的不断增 强环保型道路融雪剂必将会有着更加广阔的发展空间。课题的来源及研究的意义我 国北方地区冬季进行道路除雪以往普遍采用撤粗盐融雪办法即采用的化学融雪剂是 以氯化钠、氯化钙及具复配物为主的含氯盐融雪剂虽然达到了除雪的n的但却对道 路本身和环境破坏十分严重。美国混凝土学会委员会认为旺'引含氯盐对混凝土的破 坏机理多倾向用渗透压理论解释。融雪剂对汽车金属或桥梁金属的腐蚀性h前还没 有完全可靠的实验方法。虽然有各种检测材料腐蚀性的方法如连续喷雾法、干湿循 环法等但是这些实验方法都有齐自明确的针对性并不能用来比较任何介质对任何金

12、 加的腐蚀性。由于彼此测试条件的不同会导致完全不同的结论。根据北美的经验让“ 枷含氯盐对汽车金属的腐蚀只是在气候潮湿的地区才比较严重例如北美洲东酋海岸 地区、五人湖地区而在其他气候干燥的地区问题能稍好一些。尽管如此沾染盐水的 汽车底盘还是会哈尔滨程人学一程硕十学位论文遭受到腐蚀缩短车辆的使用寿命因 此汽车金属腐蚀也应引起足够的觅视。此外道路两侧的绿化植被也会受到含氯融雪 剂的损害破坏花草树木板结了土地。众所周知在一定温度下稀溶液渗透压的大小与 单位休积溶液中所含溶质的粒子数分子或离子数成正比而与溶质粒子性质和人小无 关。范德霍夫&总结了稀溶液渗透压定律该定律与理想气体定律相似可表达为理

13、想 气体定律是或ii式中ii称为渗透压单位为。在非电解质溶液中溶质离了是非电解质 分了单位体积中溶液中的粒了数就相当于稀溶液中物质的量浓度。在一定温度下对 于非电介质溶液渗透压与溶液的物质的量浓度成正比若浓度相等渗透压就相等若浓 度不相等浓度人的溶液渗透压就较人。一白多年前生物学家瞪就对渗透圧进行了系 统研究发现了生物细胞膜都具有奥妙的半透膜性质。人体的'肾就是一个特殊渗透器 它让代谢过程屮产生的废物经渗透随尿排出体外而将有用的蛋白质保留在肾小球内 所以尿屮出现尿蛋白是肾功能受损的表征。海角和淡水鱼的鲤具有不同渗透功能以 维持其体液与水质z间的渗透平衡所以海鱼不能在淡水中养殖淡水鱼也不

14、能在海水 屮生活。大树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末端其渗 透压可达x。根据渗透现象和渗透压的基木原理便可知大雪后使用了融雪剂为什么 会导致许多树木枯死的原因。我们抽取了哈市正在抛撤的融雪剂样品并进行了分析 发现该融雪剂主更含十、矿等阳离子阴离子主要是。曲此看來目前国内生产的 融雪剂的主要成分还是无机盐的混合物。它们溶于雪水后都会变为“盐水''均可解离 成相应的离子形成电解质溶液使含盐浓度高出常值儿百倍氯离子和钠离子浓度超出 倍这样高浓度溶液所产生的渗透压很高它可将树木的水分和养分大量吸出而且大量 盐分使土壤板结。出此化学融雪剂盐中的氯离了才是真正破坏环

15、保的“凶手”是它腐 蚀了混凝土中的钢筋、腐蚀了汽车底盘、缩短汽车轮胎的使用寿命使道路老化、龟 裂、损伤甚至杀死道路两侧的植物污染了大江河流给人类的水源造成再次污染。在 越来越注重环境保护的今天迫切需要寻找一种融雪效果好、污染小、操作方便的环 保型道路融雪剂。哈尔滨工程大学工程硕士学位论文黑龙江省位于我国东北寒冷地区省会哈尔滨市冬季人雪给交通带來了非常严重影响。由此研究适合东北地区尤其 是适合当地气候的环保型融雪剂是十分必要的也是非常紧迫的。国内外研究现状美 国、加拿大从世纪年代开始撒氯化钠盐或盐水化雪阵川沖引但由于氧离子侵入钢 筋混凝上结构使桥面系和桥梁下部结构在年内就遭到严重的腐蚀破坏。使维

16、修费用 就高达亿美元高于当初建桥的费用。因此美国自年代后期开始进行低渗透性混凝土、 聚合物乳液水泥砂浆覆盖层、阴极保护等一系列防止混凝土钢筋锈蚀的实验研究。 年代''美国又开始试用氯盐加阻锈剂以及用氯化钙代替氯化钠融雪。年冬季美国用氯 盐除雪仍占氯盐阻锈型融雪剂用量约占。德国年明令禁止使用氯盐除雪冬季在公路 路面普遍撒一层粒径砂砾防滑第二年春天由管理部门回收经筛选补充待冬季再用。 美、力口、英、法也曾在使用含氯盐的同时混用一部分砂或炉渣既防滑也可减少融雪 热冲击对路面的损害但所有用过炉渣的地区均认为清扫比较困难。法国曾于年冬使 用尿索加炉渣。俄罗斯气候寒冷基木上以机械除雪为主只是在某些人行道、街心花 园小道和森林公园道路上使用新型融雪剂融化道路冰雪其主要成份是用尿素及一些 硝酸钙镁盐来融化的冰雪该融雪剂含氮肥和微量元素肥料只要使用科学合理不但可 融化冰雪还对土壤有良好保护和增肥作用。本在这方便研究颇多"其国土的位于冬 季降雪地区降雪多雪量人雪对交通及国民经济影响很人。该国从年起制定第一个五 年防雪计划政