道路积雪结冰对高速公路交通行驶带来严重的影响，不仅会造成交通通行能力的下降，而且还是交通安全的重要隐患。据不完全统计，冬季30%的交通事故与路面积雪结冰有关，造成了严重了人员伤亡和经济损失。驾驶员行驶在公路上遭遇降雪时，不仅会影响视距，而且行驶在松软或者是压实的积雪上，会降低路面与车轮之间的附着系数，同时路面一旦结冰，其路面附着系数仅为正常干燥路面附着系数的1/8～1/4，增加了交通事故发生率。
现阶段最常用的路面除冰雪方式主要有被动式和主动式两种，被动式除冰雪主要有撒布融雪剂、人工除雪和机械除雪等，主动式除冰雪主要是对路面进行各种形式的加热使其升温，防止路面结冰，导电沥青混凝土就是一种加热路面的方式。在普通沥青混凝土的基础上添加导电材料，使得普通沥青混凝土转变为具有良好导电性能和发热性能的新型复合材料，称为导电沥青混凝土，该材料在路面融雪化冰中得到了应用，经过大量的试验研究，发现在应用导电沥青混凝土材料时应注意以下几个问题:导电材料的掺入、导电结构形式及预防路面积雪结冰措施的设置，对这几个方面的问题进行研究探讨，为实际工程提供参考。
导电沥青混凝土中导电材料
导电材料的类型。在制备导电沥青混凝土时，常用的导电材料主要有:石墨、碳纤维、钢纤维、钢渣等。石墨是良好的导电材料，石墨粉在沥青混凝土中的分散均匀性效果相对较好，但是过多的掺入石墨会导致沥青混凝土力学性能的下降，从而影响导电沥青混凝土的路用性能，所以采用石墨作导电材料时应控制其掺入量的上限。碳纤维是具有良好的导电性能，但是碳纤维的分散均匀性较差，在导电沥青混凝土中易结絮成团，影响导电均质性。钢纤维和钢渣在沥青混凝土中会随着使用时间的延长在其表面会发生钝化，影响导电性能。因此在选择导电材料时应在考虑导电性能的基础上，综合考虑导电材料性能，可以采用单一导电材料，也可以采用复合导电材料，比如石墨和碳纤维复合导电材料。
导电材料的掺量。导电材料掺入量是制备导电沥青混凝土材料的关键指标。普通沥青混凝土是良好的绝缘体，其电阻率可以达到1011Ω·m以上。而对于导电沥青混凝土，其电阻率至少要在100Ω·m以下，才能在公路工程中起到融雪化冰的作用效果。在沥青混凝土从绝缘到导电的过程可以用渗滤理论解释，即认为随着导电材料掺量增加，导电相粒子间相互接触几率增大，达到渗滤阀值后电阻率发生突变，其导电机制是导电相粒子的相互接触形成了体系内的导电通路网络。因此，在沥青混凝土中掺入导电材料时，既要达到渗滤阀值，保证掺入的导电材料起到构建导电通路的作用，又要控制其掺入的上限，保证沥青混凝土的力学性能。现阶段导电材料在沥青混凝土中的掺量主要有两种方式计算，一种是体积掺入法，即导电材料的掺量按其占沥青体积分数计算;一种是质量掺入法，即导电材料的掺量按其占集料的质量分数计算。在实验室内采用体积掺入法较为广泛，而在实际工程中为了方便操作，也有采用质量掺入法，在掺入不同种类导电材料时，也可选用不同的掺入方式来掺入不同种类的导电材料，具体选取那种掺量计算方式应根据拌合条件等实际情况综合考虑。
导电材料的分散均匀性。掺入导电材料另一个问题就是如何保证其在沥青混凝土中的均质性，即保证沥青混凝土是近似均质导电体，从而防止沥青混凝土电阻不均匀，出现局部断路或短路的情况，导致电路故障。导电沥青混凝土出现断路或者短路只是特殊情况，在实际工程中在极少数条件下才会出现断路情况，只要在搅拌过程中严格控制搅拌条件，避免导电材料结团，一般不会出现该种情况。对于导电沥青混凝土出现短路的情况需要特别注意，尤其是在使用纤维等导电材料时，由于混合不均匀，很有可能出现短路情况，该情况会损坏电路原件，是不允许出现的。为此，首先导电材料本身的形状、大小及细度等物理特性必须进行严格控制，采用纤维状导电材料时，其形状尽量采用圆柱状，长度不宜过长，防止纤维搭接导致局部短路;采用粉状导电材料时，其细度不宜过大，防止粉图1不均匀导电沥青混凝土导致电路故障示意图末结团导致局部断路。其次在沥青混凝土与导电材料拌制时，应严格控制各种材料和沥青混合料的温度及搅拌时间，必要时可以调整各料的加入顺序，确定最佳的拌合次序，使得拌合后的导电沥青混合料无结团成块、无花白、无粗细集料分离等不均匀现象，同时应做到每班抽样检测，发现不符合规定技术要求的导电沥青混合料禁止铺筑路面，对各个工序认真加以监督，保证获得均质性良好的导电沥青混凝土，使得公路路面融雪化冰达到良好的效果。
导电沥青混凝土导电结构形式
导电沥青混凝土导电结构形式的选择将影响其导电性能，主要考虑两种导电结构形式。两种导电结构形式均把导电沥青混凝土作为负载，电路导通后加热导电沥青混凝土产生热量，实现在公路路面上的融雪化冰。
上下电极导电结构形式，采用该导电结构形式时应保证导电沥青混凝土的均质性，从理论上来说，在大型拌合楼进行搅拌岀机的导电沥青混凝土，其中导电材料应均匀分布在沥青混凝土中，但是由于搅拌过程投料位置、搅拌温度、搅拌时间等因素的影响，可能使得导电沥青混凝土出现局部不均匀现象，所以在应用导电沥青混凝土融雪化冰时，为了保证导电沥青混凝土能均匀导电加热，应采取必要的措施，避免在道路使用过程中出现局部断路或者短路现象。同时应注意布置电极和均匀性措施的位置方向应与摊铺方向一致，避免在碾压过程中混合料推挤造成电极及其他设施的位置偏移。
左右电极导电结构形式，采用该导电结构形式时在路面导电沥青混凝土结构层宽度方向上左右各设置金属电极，金属电极应具有一定的强度和刚度，两电极间距应控制在路面宽度范围内，电极距离路面侧边缘应在10cm-20cm范围内，并做好路面侧边缘的防水排水措施，以防止侧面渗水对电极造成影响。电极安装在导电沥青混凝土下的隔热层上，采取必要措施固定好位置，避免在碾压过程中混合料的推挤造成电极位置偏移。
值得注意的是，无论采用那种导电结构形式，都应做好防水排水设施，避免融雪化冰后的水流入电路结构中，尤其是不能让水分接触到电极。水分接触到导电沥青混凝土会改变导电结构的电阻率，严重时会导致短路，损坏电路原件，因此，应严格控制冰雪融化后水分的排除，保证电路正常运行。
导电沥青混凝土预防路面积雪结冰智能化措施
在实验室内进行导电沥青混凝土融雪化冰加热试验时，采用功率通常为100～1000W，导电沥青混凝土电阻率通常在10～20Ω·m范围内，在接通电路要达到融雪化冰的效果时，考虑导电沥青混凝土热传导作用的滞后性、外界温度、风速及降雪量等条件的影响，其所用时间一般在一个小时以上，同时考虑到实际情况下积雪厚度和结冰厚度的影响，最终达到的融雪化冰的时间将会更长，在不封闭交通的情况下，不利于交通安全行驶。为此，在实际公路中应用导电沥青混凝土融雪化冰时，应在路面设置监控措施，增加对路面温度、湿度的实际监测，并且综合气象部门的天气预报，在降雪天气来临之前1h左右接通电路，提前加热导电沥青混凝土，使得降雪落到路面上即时融化，不至于形成积雪和结冰，这样不仅有利于行车安全，而且对比积雪结冰后被动开通电路的情况，消耗的电能较少，经济性显著。
预防路面积雪结冰措施以左右电极导电结构为例，具体指在原有的电路中增加温度传感器、湿度传感器及相应的控制开关装置，采用温度传感器及湿度传感器来监测路面实际温度和湿度，当路面温度接近零摄氏度且湿度满足结冰条件时，传递信号给控制开关装置，接通电路，提前加热导电沥青混凝土，使得路面在降雪来临前升温至零摄氏度以上，即时融化降雪，达到路面不积雪结冰的目的，保证交通行驶安全，节约电能。当然，在实际应用中仅依靠路面的温度、湿度监控数据，可能无法做到在降雪前指定时间内开启电路，实际应用过程中根据温度和湿度数据开启电路的时间与预想开启电路的时间之间产生的误差，应综合其他气象信息进行修正，尽量减少误差值。
结语
导电沥青混凝土在公路路面融雪化冰的应用是个复杂的工程，通过上面的分析可得出，在实际工程中，应根据实际情况选择合适的导电材料类型，控制好导电材料的掺量，保证导电材料在沥青混凝土中分散均匀，同时选取适应实际情况的导电结构形式，做好导电结构形式的合理铺装，为了行驶安全应尽量使得路面不产生积雪结冰，因此，应着重考虑在原有的导电沥青混凝土电路结构中增加相应的预防监控措施，在降雪来临前提前接通电路，加热路面，即时融化降雪。只有这样才能使得导电沥青混凝土真正达到融雪化冰的目的，保证交通行驶
安全，减少冰雪天气的交通事故。
文章来源：中国沥青路面网 http://www.asphaltpavement.cn/site/news_info.aspx?id=186
