設(shè)施韌性的關(guān)鍵.jpg "抗凍融是保障道路基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵 1")
不論您是開車、騎車還是步行，道路的好壞都直接影響您的出行體驗(yàn)。如果道路建設(shè)的質(zhì)量好且維護(hù)得當(dāng)，那么出行則會(huì)暢通無(wú)阻。但是，如果道路沒(méi)有沒(méi)有良好的基礎(chǔ)設(shè)施或者疏于維護(hù)，可能無(wú)法承受車輛和交通對(duì)道路的消耗和磨損，從而會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的道路表面損壞。這樣就會(huì)造成道路坑洼，增加燃料排放，大大影響交通，增加發(fā)生交通事故的可能性，影響供應(yīng)鏈運(yùn)輸，進(jìn)而影響整體經(jīng)濟(jì)。
由于多種因素，保障基礎(chǔ)設(shè)施的安全可靠變得越來(lái)越困難。其中一個(gè)比較突出的原因是天氣氣候變得越來(lái)越不可預(yù)測(cè)。因?yàn)榛A(chǔ)設(shè)施在設(shè)計(jì)上考慮的是當(dāng)?shù)氐某Ｒ娞鞖猓珶o(wú)法考慮極端天氣情況。因此，道路修建時(shí)我們需要考慮更多的因素。
這里尤其要考慮的是抗凍融性。因?yàn)閮鋈谄茐挠绊懙牟粌H僅是我們常見的瀝青路面，也會(huì)影響混凝土道路。由于混凝土道路比瀝青道路的平均使用壽命要高、耐久性也更好，因此越來(lái)越受到歡迎。但盡管如此，混凝土道路也非常容易受到凍融循環(huán)的影響。隨著時(shí)間的推移，凍融影響也成為建筑商們需要考慮的一大問(wèn)題。
由于氣候變化不斷加劇，抗凍融變得越來(lái)越必要
設(shè)施韌性的關(guān)鍵-1024x683.jpg "抗凍融是保障道路基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵 2")
隨著氣候變化的影響不斷加劇，全球各地的氣溫也在逐年上升。因此，各地的火災(zāi)、干旱和風(fēng)暴發(fā)生的數(shù)量和強(qiáng)度也都在與日俱增。與此同時(shí)，冰川和冰蓋的融化速度也遠(yuǎn)超出其形成的速度。
因此，一些地區(qū)更容易發(fā)生凍融循環(huán)
雖然最初這種溫度的升高和融化的增加聽起來(lái)似乎最終能夠消除凍融循環(huán)，但事實(shí)并非如此。相反，對(duì)某些地區(qū)來(lái)說(shuō)，這些反而會(huì)造成冬季氣溫更加寒冷，秋季、春季和夏季的氣溫更加炎熱，從而還會(huì)延長(zhǎng)萬(wàn)物凍結(jié)和解凍時(shí)間。
這種不尋常的平衡之所以存在，是因?yàn)槭艿搅吮睒O地區(qū)氣溫升高的影響。根據(jù)2021年由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)、H2020歐洲研究委員會(huì)和美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局研究所支持的一項(xiàng)研究表明，北極溫度的升高使附近巴倫支海和卡拉海的冰融化，導(dǎo)致西伯利亞的降雪增加。這就形成了一種剩余能量轉(zhuǎn)移，對(duì)北極的平流層造成影響，使得極端的冷空氣侵襲到了美國(guó)。
比如2021年，美國(guó)德克薩斯州就發(fā)生了冰凍災(zāi)害，當(dāng)?shù)厝私?jīng)受了大雪、雨夾雪、凍雨和極寒天氣，導(dǎo)致了停電、停暖、管道破裂和道路關(guān)閉等。同時(shí)2022年的夏天，當(dāng)?shù)赜质艿搅艘还蔁崂饲忠u，使氣溫和濕度都創(chuàng)了歷史紀(jì)錄。加拿大BC省等其它地區(qū)也經(jīng)歷了類似的極端冰凍和高溫天氣。
凍融循環(huán)增加，道路受到嚴(yán)重破壞
凍融循環(huán)越多，道路基礎(chǔ)設(shè)施則會(huì)越差。這是因?yàn)槿绻兴疂B入路面，水會(huì)隨著時(shí)間被凍結(jié)并膨脹，這樣就會(huì)給路面帶來(lái)壓力。從而路面則會(huì)被壓彎并開裂。同時(shí)，水還可能腐蝕道路內(nèi)部的鋼筋，進(jìn)一步破壞整體基礎(chǔ)設(shè)施。而當(dāng)凍結(jié)的水融化后，路面上會(huì)留下空隙，這樣在下一個(gè)凍融循環(huán)中有可能會(huì)有更多的水滲入，出現(xiàn)很多坑坑洼洼，使道路磨損和消耗更加嚴(yán)重。
這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)成為許多地區(qū)的一個(gè)重大問(wèn)題，包括加拿大的各大城市，如溫尼伯、溫哥華和多倫多等。溫尼伯市由于坑洼而造成的損失索賠案就有2,000多起（遠(yuǎn)高于該城市359起/年的平均水平）。在美國(guó)，坑洼也越來(lái)越多，尤其是在中西部的各州。新西蘭也是如此，可見這個(gè)現(xiàn)象多么普遍。
正如本文開篇所述，這種現(xiàn)象令人擔(dān)憂，因?yàn)槁访媸軗p也會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。例如，僅在美國(guó)，這種道路所造成的車輛維修費(fèi)用就達(dá)到每年約30億美元，而且還增加了摩托車駕駛員的死亡風(fēng)險(xiǎn)以及造成騎車人永久性神經(jīng)損傷的可能性。
因此，人們開始尋求抗凍融解決方案
設(shè)施韌性的關(guān)鍵-1024x877.jpg "抗凍融是保障道路基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵 3")
建筑商們開始尋找抗凍融的解決方案：
上述方法都是對(duì)抗凍融破壞的常用方法，但是這些方法都沒(méi)有抓住問(wèn)題的核心。
更有效的解決方案–消除水分的存在
設(shè)施韌性的關(guān)鍵-1024x936.jpg "抗凍融是保障道路基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵 4")
因?yàn)楫a(chǎn)生凍融循環(huán)的最主要因素是水。因此，應(yīng)該盡量減少混凝土中的水分，這就是為什么低滲透性混凝土具有更高的抗凍融性。
但更有效的方法是什么呢？
最初，修改具體設(shè)計(jì)似乎是最佳選擇。它確實(shí)可以降低混凝土的滲透性，但它不能消除進(jìn)水的可能性，只是降低了這種可能性。
因此，更佳的一個(gè)選擇是使用像KIM混凝土防水外加劑這樣的降低滲透性的外加劑。這樣可以確保混凝土從一開始就可以阻擋水分的進(jìn)入。KIM中含有Krystol?結(jié)晶技術(shù)，其有效成分能夠與水和未水化的水泥顆粒產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成不溶于水的針狀晶體，這些晶體會(huì)填充混凝土中的毛細(xì)孔洞和細(xì)微裂縫來(lái)隔絕水。
這種方案在設(shè)計(jì)上是耐久性的，因此混凝土在其使用壽命周期內(nèi)都能夠保持防水狀態(tài)。由于沒(méi)有水分進(jìn)入混凝土，鋼筋腐蝕或凍融破壞的可能性就會(huì)降低。
更優(yōu)的保護(hù)帶來(lái)更持久的道路
設(shè)施韌性的關(guān)鍵-1024x737.jpg "抗凍融是保障道路基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵 5")
世界各地的氣候變化增加了凍融循環(huán)的可能性，這已經(jīng)影響了道路基礎(chǔ)設(shè)施，使許多地區(qū)的交通和運(yùn)輸?shù)陌踩浴⒖沙掷m(xù)降低。這就是為什么抗凍融解決方案變得越來(lái)越必要，為道路提供適當(dāng)防護(hù)以應(yīng)對(duì)多變氣候的同時(shí)，減少行車安全隱患，提升可持續(xù)性。
