道路交通熒光標線材料研究及應用

況振華 陳 誠 王 玲 楊 波

(1.文山州廣那高速公路投資建設開發有限公司，云南 文山 663300；2.重慶市智翔鋪道技術工程有限公司，重慶 400067； 3.招商局重慶交通科研設計院有限公司，重慶 400067)

近年來，隨著道路交通行業的迅猛發展，人們的安全意識逐漸提升，對道路交通安全、警示系統、道路標線的夜間可視化等提出更高的要求，道路工作者對道路標線特殊鋪裝材料展開更加深入的研究。一種既在夜間能夠對駕駛員起到安全警示，又能夠通過吸收光能自發光，節約照明電能的標線材料成為了當今交通安全研究熱點[1，2]。它具有優良的力學性能以及抗疲勞性能，較目前基于逆反射原理的反光型路面標線有著無法比擬的優點，能夠解決現有反光標線只能通過逆反射被動發光，辨識度不高，導向能力不強，夜間存在安全隱患的問題。而蓄能熒光標線具有自發光特點，不依賴于車燈的照射，能夠在夜間為駕駛員提供更長距離的路面線形指引。在目前道路行業快速發展和對道路交通安全保障日益重視的大環境下，蓄能熒光標線有著迫切的行業需求[3-7]。為此，本文將研究開發一種夜間余輝時間較長、可冷施工的自發光道路標線材料，通過試驗研究與評價材料綜合性能，并通過路面設計試鋪進行評價。

1 熒光標線材料

1)材料組成。自發光熒光標線材料為反應型高分子聚合物材料，由A，B雙組分組成，A組分由主環氧樹脂、功能性填料、相容劑及熒光材料組成；B組分為專用固化劑(G-1)。將雙組分按規定比例混合得到流動性較好且利于施工的標線膠結料乳液。將熒光標線材料均勻的噴涂在已處理的路面上，待固化后形成熒光標線。

2)測試儀器。采用美國DeFelskoAT-A拉拔儀測試熒光標線的粘結性能，采用萬能試驗機測試分散均勻性，柯尼卡美能達LS-110測定發光特性。紫外老化箱測定老化性能。

2 試驗結果與討論

為深入了解自熒光標線的路用性能，根據已有試驗及原材料推薦廠家產品推存使用藍色熒光材料ZX-1，綠色熒光材料ZX-2，熒光粉在環氧中的摻量為50%，考察膠結料的粘結性能、耐磨性、抗滑性、老化性能和余輝時間等，并通過路面實際鋪設情況進行性能評價[5,6]。

2.1 粘結性能

層間脫落是市場上標線漆存在的普遍現象，標線與原路面抗拉能力不足，在荷載的反復作用下發生斷裂和起皮，斷裂被水浸泡后易引起粘結性能下降，大大縮短了標線的使用壽命。因此，粘結性能也是熒光標線材料的重要性能之一。

采用拉拔試驗，該方法較為簡單，試驗結果直觀且關聯性較好。根據JCT 975—2005道橋用防水涂料試驗方法，對普通標線，ZX-1,ZX-2三種材料進行試驗，材料與水泥混凝土粘結強度試驗結果如表1所示。

表1 水泥混凝土粘結強度試驗測試結果

由表1可以看出，ZX-1,ZX-2的粘結強度相對于普通標線有很大的提高，增幅達到了1倍以上，說明熒光標線材料有效的提高了與基面的粘結力，環氧均勻分散在水泥基面上，形成相對穩定的網絡結構。因此，熒光材料的粘結性能較好。

2.2 均勻分散性

熒光標線材料主要由環氧體系、熒光粉體系組成。熒光粉體系中主要成分是硫化鋅、硫化鍶和硫化鈣的粉末狀材料，在常溫下呈灰色粉末狀[2]。用熒光粉體系作為環氧體系的填充物，要使其充分混合粉末不沉底，對熒光材料進行改性。改性后得到分布均勻的材料，添加改性劑ZX-1,ZX-2將熒光材料在改性前后對比進行了拉伸強度與斷裂伸長率的實驗。實驗結果如表2所示。

表2 改性后試樣拉伸試驗數據

由表2可以看出，對熒光材料有無改性在拉伸強度與斷裂伸長率上有較大差別。未改性的熒光材料和瀝青路面收縮系數相差過大，可能導致鋪裝層開裂或層間滑移。改性后熒光材料的性能有明顯提高，未改性的試樣拉伸強度小、斷裂伸長率低，材料硬而脆。試樣有明顯分相，團聚嚴重，因此導致其斷裂伸長率低，無韌性。而熒光材料通過改性后其結構得到了很大的改善，分散相分布很均勻，體系的相容性很好。

2.3 發光特性

發光特性及發光時間是熒光材料最重要的性能。本文從輝度等發光特性對熒光材料發光性能進行研究及評價[3]。表3為熒光材料的輝度測試結果。

表3 熒光材料性能指標測試結果

從表3可以看出，ZX-1,ZX-2兩類材料經光照激發完成后，輝度均可達到4 600 mcd/m2以上，開始前5 min，輝度大幅度的降低，隨著時間的延長，輝度繼續降低。60 min時，輝度值為60 mcd/m2，480 min后輝度值仍大于4 mcd/m2，已有研究表明肉眼可見的輝度為0.38 mcd/m2，因此該類材料可滿足相關規范要求[4]，發光時間達到了6 h以上。

2.4 老化性能

熒光標線鋪筑在室外，長期經受暴曬與雨淋后會導致褪色及老化分解現象，本文針對以上問題，對熒光標線材料進行紫外老化試驗。采用紫外老化箱進行48 h不間斷紫外老化，老化性能結果見表4。

表4 熒光材料紫外老化前后性能對比

從表4可知，熒光膠結材料各項性能在紫外線老化后有明顯降低，尤其是發光時間，縮短了接近一半。分析其原因，紫外光照的介入，自發光材料易分解，導致自發光材料儲能性能減弱，從而導致發光時間明顯降低。另外拉伸性能也有不同程度的降低，可能是紫外老化過程，導致鍵力較小的部位在拉伸條件下發生斷裂，性能衰減[5]。

3 路面試鋪

在云南文山州廣南縣對熒光標線進行了路段試鋪。標線試驗段長度100 m，寬15 cm，采用雙層標線做法，下層為15 cm寬普通冷噴標線，上層為8 cm寬熒光標線。試驗段鋪筑完成，待標線實干后，進行發光時間檢測。測試結果表明，材料養護12 h后，初步形成強度，達到開放交通的要求。在無任何燈光的夜間，熒光標線的發光時間約為6 h。

試驗段完成15 d后，再次對標線進行檢測，發現除路面表層污染外，路面完整度良好，無病害發生，試驗段整體效果良好。熒光路面鋪設實際效果見圖1。

4 結論

1)開發了一種新型道路標線材料，可作為道路交通警示標志，應用于特殊路段，提升夜間行車安全效果，有利于公路運營安全前提下的節能目標實現，從而推動公路節能減排工作的開展。2)反應型高分子材料與自發光材料復合制備的熒光標線材料，具有優異的路用性能，熒光材料的粘結性能、老化性能及發光性能等均滿足規范要求，可適用于道路警示鋪裝。3)通過路面試鋪，證明了熒光標線在無明顯光源干擾的情況下，可以發光6 h，但遇到車燈光源等條件限制時，熒光標線無明顯效果。