環(huán)保型道路融雪劑的研究

1、分類號丄程碩士學位論文密級編號勰環(huán)保型道路融雪劑的研究碩士研究生陳建 濱指導(dǎo)教師董紅星翻教授企業(yè)指導(dǎo)教師聶玉梅高級工程師學位級別工程碩士學科、 專業(yè)材料工程所在單位哈爾濱工程大學論文提交日期年月論文答辯日蠲年月學位授 予單位哈爾濱工程大學哈爾溟程人學工程碩士學位論文扌甬要北方冬季雪后及時有效 地清除道路上的積雪對于保證交通的暢通和車倆的安全是i分重要的。尤其像哈爾 濱市這樣的北方城市解決這個問題則顯得更加迫切。以往靠人丁和機械除雪的方法 己不能夠完全適應(yīng)現(xiàn)代交通發(fā)展的需要由此化學融雪劑逐步被人們認識和使用。而 采用以氯化鈉、氯化鈣及實復(fù)配物為主的融雪劑雖然達到了除雪的h的但卻給道路、 綠地、橋

2、梁特別是給大江河流等水系帶來了極大損害對環(huán)境造成了嚴重污染。據(jù)有 關(guān)專家由實踐分析得出赫中的氯離子才是真正破壞環(huán)保的“兇手"是它腐蝕了混凝土 中的鋼筋、腐蝕了汽車底盤、縮短汽車輪胎的使用壽命使道路老化、龜裂、損傷甚 至殺死道路兩側(cè)的植物污染了大江河流給人類的水源造成再次污染。因此在越來越 注重環(huán)境保護的今天迫切需要尋找一種融雪效果好、污染小、操作方便的環(huán)保型道 路融雪劑。本文對以醋酸鈣鍍栽為主要成分的環(huán)保型融雪劑進行了研究與氯化鈉進 行對比較實驗討論了原材料的選擇、氧化鈣與氧化鎂的摩爾比、反應(yīng)溫度、添加劑 對產(chǎn)品融雪效果的影響深入地討論了產(chǎn)品各種指標的分析方法并進行了融雪實驗實 驗結(jié)

3、果表明醋酸鈣鎂鹽型融雪劑達到了環(huán)境保護的基本要求是一種良好的環(huán)保型融 雪劑。通過實驗得出如下結(jié)論合成醋酸鈣鎂鹽融雪劑的反應(yīng)溫度應(yīng)控制在。c范圍內(nèi)。 可加反應(yīng)物的加水量使反應(yīng)更加完全。液體融雪劑溶液的適宜濃度為左右。反應(yīng)物 最佳摩爾比為。反應(yīng)物中菱鎂礦粉的添加量需控制在總反應(yīng)物的一范圍內(nèi)。固體融 雪劑在水屮的溶解時間應(yīng)控制在以內(nèi)為好。醋酸鈣鎂鹽型融雪劑的金屬碳鋼腐蝕率 均小于而氯化鈉則達到了。相對鈉鹽的金屬碳鋼腐蝕率遠不到氯化鈉的。而融雪性 能達到了氯化鈉的00適應(yīng)了北方地區(qū)。通過在溫度為°c的室外做放大實驗得出以醋 酸鈣鎂鹽為主要成份固體融雪劑替代以氯化鈉為主的融雪劑因具沒有氯離子金

4、屬腐 蝕率是小于氯化鈉的重金屬含量未檢出達到了環(huán)境保哈爾濱程人學一程碩士學位論 文護的要求。用的量拋撒融雪劑經(jīng)后其融雪面積達到了。綜合所述以醋酸鈣鎂鹽為 主要成份的融雪劑具有融雪面積與氯化鈉相當而其腐蝕性卻很小對道路環(huán)境及設(shè) 施、運輸設(shè)備及拋撒機械基本無不良影響具有快速持久的融雪效果和解凍的功能達 到了融雪的冃的。關(guān)鍵詞環(huán)保型道路融雪劑醋酸鈣鎂鹽t藝參數(shù)制備方法應(yīng)用實驗謝殛玨她齒禹醞幕差拍遮量醵哈爾滾搖大學工程碩士學餃論文盤 m艷娃檄疵 爨戚 鞭站凳。蹩艇墩。如城墩嬲虹也呻4祗觀磔撼。霸避禮鋤爭。擻堪盎豳珂馨糟玨螯至箍搪畦螯埒玲婦喀輯當玨仃血瓣辨也也紬 %0嫩 鑲蜘讎】量玨甜壤 也刪懿鍥徽姑。

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7、全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。作者r期年月fi哈爾濱程人學一程 碩十學位論文第章緒論概述隨著國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展尤其交通運輸事業(yè)的發(fā)展則更 加顯得突出各類高速公路、快速干道及環(huán)城公路、高架立交橋等發(fā)展極其迅速車輛 的行駛速度有了很大的提高人們在行的方面越來越感到了快捷和便利。然而北方冬 季尤其是大雪之后積雪給車輛的行駛造成了嚴重的影響給人們的出行帶來了很大的 不便。特別是在現(xiàn)代化的人城市這種現(xiàn)象尤為突出。年刀北京市就因大雪后出現(xiàn)了 道路“大堵車,，的景彖哈爾濱市這種情況則更是時有發(fā)生這使人們意識到了“今日z 雪已非往z雪”大雪”已經(jīng)與“現(xiàn)代化”緊密聯(lián)系起來?，F(xiàn)代化的城市交通因下雪小則 影響

8、到城市人民的生產(chǎn)生活大則影響到國民經(jīng)濟的發(fā)展。因此能夠及時有效地清除 道路上積雪對于保證交通的暢通和安全顯得越來越重要。隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展 和人們認識的不斷提高以往靠人工和機械除雪已經(jīng)遠遠不能適應(yīng)現(xiàn)代交通發(fā)展使用 化學融雪劑融雪除雪已逐步被人們所認識。以氯化鈉、氯化鈣及其復(fù)配物為主的含 氯鹽化學融雪劑逐漸被人們所使用。然而這種化學融雪劑雖然達到了除雪的日的但 卻給道路、綠地、橋梁特別是給大江河流等水系帶來了極大損害對周i韋i環(huán)境造成了 嚴重污染。據(jù)有關(guān)專家由實踐分析得岀'也? nr-刪才含氯粗赫包括氯化鈉和氯化鈣 屮的氯離子才是真正破壞環(huán)保的“兇手“。表屮給岀了一些常用含氯鹽類的性

9、能與影 響的評價。其屮可以看出以下問題第一所有含氯鹽均對基礎(chǔ)設(shè)施如鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、 路橋、地下管網(wǎng)、金屬結(jié)構(gòu)等具有嚴重腐蝕作用。國外研究表明們含氯赫對混凝 土破壞能力的排列次序是氯化鉀氯化鎂氯化鈣氯化鈉。第二氯化鈉對植物和環(huán)境水 資源的影響大于其他含氯鹽因此選用氯化鎂、氯化鈣作為融雪劑對環(huán)保影響稍小于 氯化鈉但并未改變其具有嚴重腐蝕性。國外以含氯鹽為基礎(chǔ)添加適量阻銹劑、緩蝕 劑的作法是為減少氯離了對鋼材特別是混凝土中鋼筋的腐蝕作用但其效能是很 有限的僅減少對鋼材的腐蝕作用卻不能緩解含氯鹽類融雪劑對混凝土凍融破壞特別 是對環(huán)境植物的破壞這不僅沒有緩解作用曲于多種離了的存在的原因還增加了環(huán)境 的污

10、染。哈爾濱工程大學程碩士學位論文表常用氯鹽型融雪劑的性能與影響評價表” 損害與影響名稱冰點°c基礎(chǔ)設(shè)施混樓梯地面植物水質(zhì)可達凝土等戶內(nèi)氯化鈉一嚴重 輕微皇中等氯化鈣一嚴重嚴重中等輕微氯化鎂嚴重嚴垂中等輕微氯化鉀嚴垂輕微中等輕微因此對于越來越注重環(huán)境保護的今天人們尋找到一種既融雪速度快、同時也 能滿足環(huán)境保護及道路交通設(shè)施要求沒有氯離子的存在的化學融雪劑更加為人們所 關(guān)注和重視。特別是近些年來經(jīng)濟的發(fā)展和車輛的增多使得冬季雪后重大和特大交 通事故頻繁發(fā)生給人們的人身安全和財產(chǎn)造成了無法彌補的巨大損失。尤其像哈爾 濱市這樣的北方城市及時有效地清除道路上的積雪對于保證交通的暢通和車倆的安

11、全是非常重要的?？梢灶A(yù)計隨著我國國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展、人們環(huán)保意識的不斷增 強環(huán)保型道路融雪劑必將會有著更加廣闊的發(fā)展空間。課題的來源及研究的意義我 國北方地區(qū)冬季進行道路除雪以往普遍采用撤粗鹽融雪辦法即采用的化學融雪劑是 以氯化鈉、氯化鈣及具復(fù)配物為主的含氯鹽融雪劑雖然達到了除雪的n的但卻對道 路本身和環(huán)境破壞十分嚴重。美國混凝土學會委員會認為旺'引含氯鹽對混凝土的破 壞機理多傾向用滲透壓理論解釋。融雪劑對汽車金屬或橋梁金屬的腐蝕性h前還沒 有完全可靠的實驗方法。雖然有各種檢測材料腐蝕性的方法如連續(xù)噴霧法、干濕循 環(huán)法等但是這些實驗方法都有齊自明確的針對性并不能用來比較任何介質(zhì)對任何金

12、 加的腐蝕性。由于彼此測試條件的不同會導(dǎo)致完全不同的結(jié)論。根據(jù)北美的經(jīng)驗讓“ 枷含氯鹽對汽車金屬的腐蝕只是在氣候潮濕的地區(qū)才比較嚴重例如北美洲東酋海岸 地區(qū)、五人湖地區(qū)而在其他氣候干燥的地區(qū)問題能稍好一些。盡管如此沾染鹽水的 汽車底盤還是會哈爾濱程人學一程碩十學位論文遭受到腐蝕縮短車輛的使用壽命因 此汽車金屬腐蝕也應(yīng)引起足夠的覓視。此外道路兩側(cè)的綠化植被也會受到含氯融雪 劑的損害破壞花草樹木板結(jié)了土地。眾所周知在一定溫度下稀溶液滲透壓的大小與 單位休積溶液中所含溶質(zhì)的粒子數(shù)分子或離子數(shù)成正比而與溶質(zhì)粒子性質(zhì)和人小無 關(guān)。范德霍夫&總結(jié)了稀溶液滲透壓定律該定律與理想氣體定律相似可表達為理

13、想 氣體定律是或ii式中ii稱為滲透壓單位為。在非電解質(zhì)溶液中溶質(zhì)離了是非電解質(zhì) 分了單位體積中溶液中的粒了數(shù)就相當于稀溶液中物質(zhì)的量濃度。在一定溫度下對 于非電介質(zhì)溶液滲透壓與溶液的物質(zhì)的量濃度成正比若濃度相等滲透壓就相等若濃 度不相等濃度人的溶液滲透壓就較人。一白多年前生物學家瞪就對滲透圧進行了系 統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)了生物細胞膜都具有奧妙的半透膜性質(zhì)。人體的'腎就是一個特殊滲透器 它讓代謝過程屮產(chǎn)生的廢物經(jīng)滲透隨尿排出體外而將有用的蛋白質(zhì)保留在腎小球內(nèi) 所以尿屮出現(xiàn)尿蛋白是腎功能受損的表征。海角和淡水魚的鯉具有不同滲透功能以 維持其體液與水質(zhì)z間的滲透平衡所以海魚不能在淡水中養(yǎng)殖淡水魚也不

14、能在海水 屮生活。大樹靠根部的滲透作用吸收水分和養(yǎng)分并把它們一直輸送到樹葉末端其滲 透壓可達x。根據(jù)滲透現(xiàn)象和滲透壓的基木原理便可知大雪后使用了融雪劑為什么 會導(dǎo)致許多樹木枯死的原因。我們抽取了哈市正在拋撤的融雪劑樣品并進行了分析 發(fā)現(xiàn)該融雪劑主更含十、礦等陽離子陰離子主要是。曲此看來目前國內(nèi)生產(chǎn)的 融雪劑的主要成分還是無機鹽的混合物。它們?nèi)苡谘┧蠖紩優(yōu)椤胞}水''均可解離 成相應(yīng)的離子形成電解質(zhì)溶液使含鹽濃度高出常值兒百倍氯離子和鈉離子濃度超出 倍這樣高濃度溶液所產(chǎn)生的滲透壓很高它可將樹木的水分和養(yǎng)分大量吸出而且大量 鹽分使土壤板結(jié)。出此化學融雪劑鹽中的氯離了才是真正破壞環(huán)

15、保的“兇手”是它腐 蝕了混凝土中的鋼筋、腐蝕了汽車底盤、縮短汽車輪胎的使用壽命使道路老化、龜 裂、損傷甚至殺死道路兩側(cè)的植物污染了大江河流給人類的水源造成再次污染。在 越來越注重環(huán)境保護的今天迫切需要尋找一種融雪效果好、污染小、操作方便的環(huán) 保型道路融雪劑。哈爾濱工程大學工程碩士學位論文黑龍江省位于我國東北寒冷地區(qū)省會哈爾濱市冬季人雪給交通帶來了非常嚴重影響。由此研究適合東北地區(qū)尤其 是適合當?shù)貧夂虻沫h(huán)保型融雪劑是十分必要的也是非常緊迫的。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀美 國、加拿大從世紀年代開始撒氯化鈉鹽或鹽水化雪陣川沖引但由于氧離子侵入鋼 筋混凝上結(jié)構(gòu)使橋面系和橋梁下部結(jié)構(gòu)在年內(nèi)就遭到嚴重的腐蝕破壞。使維

16、修費用 就高達億美元高于當初建橋的費用。因此美國自年代后期開始進行低滲透性混凝土、 聚合物乳液水泥砂漿覆蓋層、陰極保護等一系列防止混凝土鋼筋銹蝕的實驗研究。 年代''美國又開始試用氯鹽加阻銹劑以及用氯化鈣代替氯化鈉融雪。年冬季美國用氯 鹽除雪仍占氯鹽阻銹型融雪劑用量約占。德國年明令禁止使用氯鹽除雪冬季在公路 路面普遍撒一層粒徑砂礫防滑第二年春天由管理部門回收經(jīng)篩選補充待冬季再用。 美、力口、英、法也曾在使用含氯鹽的同時混用一部分砂或爐渣既防滑也可減少融雪 熱沖擊對路面的損害但所有用過爐渣的地區(qū)均認為清掃比較困難。法國曾于年冬使 用尿索加爐渣。俄羅斯氣候寒冷基木上以機械除雪為主只是在某些人行道、街心花 園小道和森林公園道路上使用新型融雪劑融化道路冰雪其主要成份是用尿素及一些 硝酸鈣鎂鹽來融化的冰雪該融雪劑含氮肥和微量元素肥料只要使用科學合理不但可 融化冰雪還對土壤有良好保護和增肥作用。本在這方便研究頗多"其國土的位于冬 季降雪地區(qū)降雪多雪量人雪對交通及國民經(jīng)濟影響很人。該國從年起制定第一個五 年防雪計劃政