“解密”公路抗冻技术“前世今生”

　　你知道吗？

　　耗费几代吉林交通科研人心血、曾荣获2017年国家科技进步二等奖的“季冻区高速公路抗冻耐久及生态保护关键技术”项目，已经在我国季冻区7省（区）9000余公里的公路建设中推广应用。

　　省交通科研所为什么连续二十年持续研究这项技术？这项技术开发了怎样的新工艺、新产品？这项技术的推广应用情况如何？今天，我们一起“解密”季冻区公路建设抗冻技术的“前世今生”。

　　问：季冻区公路冻害有多“可怕”？

　　答：公路寿命、行车安全都会受影响，后期养护费用更是贵到“肉疼”！

　　我省地处季节性冻土地区，气候恶劣，温差大，冻融循环频繁，每一年冬春交叠都会是公路的一次“伤筋动骨”——冻害会导致公路路基冻胀翻浆、边坡浅层融滑、路面开裂松散、桥隧结构混凝土冻融损伤、护栏锈蚀，严重影响使用寿命。加之冰雪天气路面湿滑，交通事故频发，更是危及行车安全。

　　季冻区公路养护维修费用极高！“十二五”期，全国季冻区年均公路主体工程养护费用超过1387亿元，护栏10年内更换率达15%。

　　作为交通行业省属科研机构，省交通科学研究所自成立之日起，秉承勇于担当的精神，致力于解决季冻区公路工程抗冻耐久难题，一茬又一茬交通科研人接力奋斗，开展公路工程抗冻技术应用基础研究，为季冻区公路工程建设和运维高质量保驾护航。

SMA路面施工

　　问：抗冻技术都包括啥？在公路施工中起到了怎样的作用？

　　答：讲到科研，那是机理、参数、指标一个都能不少；说起施工，“守着”规范、用着产品，效果您肉眼可见！

　　省交通科研所拥有国内领先的季冻区公路建设与养护技术交通行业重点实验室，科研人员经过持续开展科研攻关，全力攻克季冻地区道路冻害这一技术难题，基本实现了路基稳定、路面少裂、结构耐久、生态和谐的目标。截至目前，共完成160余项中（国）加（拿大）国际合作研究和省部级多项重大科技计划，编制行业首部《季冻区抗冻设计与施工技术规范》及地方标准19部，出版专著3部。

　　路基：可实现9年无冻胀翻浆——省交通科研所对省内典型路段开展持续多年的监测及冻害数据采集，针对季冻区路基冻胀翻浆、融沉及强度衰减典型病害，揭示了基于水温力平衡的季冻区路基冻胀机理，提出了路基容许冻胀量、路基土回弹模量冻融循环折减系数、冰冻条件下路基临界高度等抗冻设计指标，这些“纯技术”层面的大数据，支撑了路基抗冻的“隐性基因”。

　　针对路基抗冻，省交通科研所研发了盲沟波纹钢管组合、隔温路基（火山灰、煤矸石）等处置技术，可以有效降低最大冻深30-40厘米，通过9年的连续跟踪观测，依托工程经受住了极端气温-40℃和大交通量的考验，路基无冻胀翻浆，有效确保路基的冰冻稳定性。

　　路面：抗裂性最高可提高35%——针对季冻地区路面出现的冻融破坏和低温开裂现象，由“被动接受”变为“主动设防”，采用组合式基层沥青路面结构，减少反射裂缝，研发SMA、填料型火山灰改性剂、橡胶粉SBS复合改性沥青等路面新材料，单一改性沥青路面低温抗裂性能可提高10%，复合改性沥青路面低温抗裂性能可提高35%，可降低和延迟路面出现温缩裂缝的频率和时间，提高路面使用质量，延长路面使用寿命。

　　桥隧：纳入行业公路抗冻技术规范——对于桥梁结构，综合应用公路工程水泥混凝土的冻融环境作用等级及抗冻等级标准、抗冻混凝土配合比设计及优化方法、双掺及硅烷浸渍混凝土抗冻措施，提高桥涵抗冻耐久性。

　　对于隧道结构，应用季冻区隧道抗冻设防等级技术和保温层厚度、设置长度计算及优化设计方法，提出了加厚衬砌、增设配筋、设置保温层等措施，从源头上解决冻胀力荷载引发的隧道结构稳定问题，成果纳入行业公路抗冻技术规范。

　　运维材料：更环保、更低廉、更长寿——针对东北地区冬季冰雪天气对道路的影响，研发出环保型融雪剂、石墨烯防腐涂料等环保运维材料。

　　环保型融雪剂能够在-25℃低温下有效融冰除雪，与融雪盐相比，环保性能提高40%—50%，价格降低10%—15%。

　　石墨烯防腐涂料系列产品，应用于交通安全护栏，可大幅度提高其抗盐、抗腐性能，延长护栏使用寿命，并可在不拆卸护栏的情况下修复护栏防腐涂层。

　环保型融雪剂撒布3小时后左右幅对比

　　问：抗冻技术推广应用情况如何？未来发展方向何在？

　　答：全国9000余公里高等级公路已推广应用，正向着“平安百年品质工程”努力！

　　季冻区公路工程抗冻耐久及生态环保领域的系列成果，在鹤大高速公路我省境内段得到完美诠释，赢得了美、英、澳及我国30个省（市、区）交通运输行业主管部门相关企事业单位的一致认可和赞誉。

　　因其社会和环境效益显著，该系列成果在我省集通、东双、松通等12条近1500公里高速公路建设进行复制和推广，在辽、黑、内蒙等7个季节性冰冻省（区）的9029公里高等级公路工程中得到推广应用，对于提高季冻区基础设施建设水平和质量、保护耕地资源和环境，服务于东北老工业基地全面振兴及“一带一路”建设具有重要意义。

　　省交通科学研究所依托多年来公路抗冻技术成果，成功申报了国家高新技术企业和博士后工作站，成为交通强国建设试点省份技术支持单位。

　　在我省长松、营松、通丹、鹤大、长双等10条高速公路施工技术咨询和服务工作中，省交通科研所以《季节性冻土地区公路设计与施工技术规范》中的抗冻设计指标、材料技术指标要求、冻害防治措施等为依据，开展料源优选、混合料配合比、施工方案及施工工艺的优化服务，为工程现场技术人员提供技术培训和技术指导，充分发挥科技对工程建设的引领和支撑作用，显著提高了高速公路建设质量，提高了工程耐久性，降低了养护维修费用，社会经济效益十分显著。

　　为使季冻区公路工程抗冻技术与时俱进，省交通科研所在长双、鹤大、长吉、长余等高速公路已建立了16处公路工程观测点，通过基于物联网的季冻区公路基础设施长期性能观测研究试点任务，丰富季冻区公路长期性能战略数据资源，夯实公路交通科技基础创新能力，提升公路基础设施抗冻耐久水平，继续引领交通高质量发展，实现季冻区交通基础设施“平安百年品质工程”建设目标。(王书娟)