美研发自热混凝土 有望解决路面盐化问题

每当大雪来临，为防止路面结冰，不论是高速公路还是市区道路，都要洒上大量的融雪盐。然而，这种盐不但对路面和车辆的底盘造成腐蚀，给周围的植被也带来伤害。为了解决这一问题，美国一所大学研发出一种能自动融雪的混凝土，有望将来取代传统的水泥路面或柏油路面。

融雪盐中的氯离子的腐蚀性很强，严重时可造成路面塌陷，出现大坑。长久使用，渗入地下的盐分也会污染地下水。据美国国家公路管理局估计，美国各州每年在除雪和除冰作业上的花费超过23亿美元，每年还花费数百万美元来修复冰雪造成的基础设施损坏。

过去五年来，座落在费城市中心的拥有133年历史的德雷塞尔大学（Drexel University）团队一直在开发耐寒冷天气的混凝土，目标是减少道路和其它混凝土表面的冻结、解冻和盐化侵蚀。

他们把低温相变材料（PCM）加入混凝土中，成功开发出一种能“自动加热”的混凝土，可在低温下融化积雪。该研究成果今年3月18日发表在《土木工程材料学报》上。

PCM材料分有机、无机和共晶等多种形式，可根据客户需求调整配方，让材料相变过程中释放或吸收大量热能，以实现有效的温度调节。因此，用这种加入PCM的自热混凝土铺设路面，可自行融化冰雪，减少冰融循环（冰雪溶化又结冻）。

德雷塞尔大学工程学院副教授阿米尔·法纳姆（Amir Farnam）对该校的新闻室表示，“防止冻结和解冻以及减少融雪盐的使用，是防止路面恶化和延长道路使用寿命的好方法。因此，我们的工作是研究如何在混凝土中加入特殊材料，帮助混凝土在冬季依然能保持高于冰点的温度。”

所谓冰点即0°C（32°F）。该团队将混凝土加入“低温液体石蜡（正十四烷）”制成“自热混凝土”。让混凝土在环境温度降至0°C左右时，内部的液体石蜡能从室温状态（液体）转变成固体将释放热量，使它上方的冰雪融化。整个过程不需借助电和其它外力，只需要吸收白天周围的热能即可。

实验中，研究人员先将“低温液体石蜡”和多孔轻质骨材（混凝土成分中的鹅卵石和小石头碎片）浸泡和离心出多余的石蜡，再混入混凝土制成自热混凝土（PCM-LWA）；又把大量30微米的石蜡微胶囊，均匀混入混凝土制成另一种自热混凝土（MPPCM）。然后和普通混凝土进行比对。

研究人员将这三种混凝土做成长度76.2公分、宽76.2公分、高20.3公分的水泥块放置到户外，并用摄影机和热感测器监测它们的温度和融化冰雪的过程。这个测试耗时2年多，共经历了32次冻融，及5次大降雪。