多功能儲(chǔ)能式發(fā)光涂料在文龍隧道中的應(yīng)用

高國(guó)剛，冒衛(wèi)星，劉立湘

（1.山西路橋集團(tuán) 陽(yáng)蟒高速公路有限責(zé)任公司，山西 太原 030000；2. 安徽中益新材料科技有限公司，安徽 滁州 239000）

引言

根據(jù)中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部《2019 年交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》顯示，截止2019 年底，我國(guó)公路隧道19 067 處、總長(zhǎng)18 966.6 km，增加1 329 處、1 730.5 km，隧道總里程和年增長(zhǎng)速度均居世界第一位［1-2］。公路隧道作為穿山越嶺的重要構(gòu)筑物，在公路建設(shè)中對(duì)克服障礙、改善線形、提高車(chē)速、縮短行程，降低交通事故、保護(hù)環(huán)境等諸多方面具有越來(lái)越明顯的優(yōu)勢(shì)。我國(guó)公路隧道事業(yè)已得到蓬勃發(fā)展，但在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中仍存在一些問(wèn)題和不足。

多功能儲(chǔ)能式發(fā)光涂料是一種基于新型稀土鋁酸鹽類(lèi)發(fā)光材料制備的水性多功能涂料，集抗霉防潮、阻燃、防火、抗靜電、耐沾污等功能于一體［3］。通過(guò)稀土鋁酸鹽與麥飯石進(jìn)行納米技術(shù)改性制備的多功能儲(chǔ)能式發(fā)光涂料，具有增光增亮、延時(shí)發(fā)光、減少視覺(jué)誤差的性能，同時(shí)具有逆反射誘導(dǎo)性和釋放負(fù)氧離子的功能，增強(qiáng)人眼視覺(jué)透視煙霧能力的多功能儲(chǔ)能式發(fā)光涂料［4-5］。

1 文龍隧道概況

陽(yáng)濟(jì)高速陽(yáng)蟒段路線起點(diǎn)設(shè)西河樞紐與陽(yáng)翼高速公路相接，路線向南經(jīng)中寨、莊頭、演禮，跨獲澤河，于高頭村西設(shè)陽(yáng)城南互通，經(jīng)壁頭、土孟、向陽(yáng)坡，設(shè)史家?guī)X隧道、文龍隧道至圪澇掌，經(jīng)陳家莊、山岔口、曹山溝，于老深窊村南設(shè)蟒河互通后至寺溝，設(shè)云嶺1 號(hào)隧道，經(jīng)馬甲、和尚坪，設(shè)云嶺2 號(hào)特長(zhǎng)隧道，路線折向西南，設(shè)雪道嶺隧道至東莊、草鋪，進(jìn)入指柱山特長(zhǎng)隧道，其中文龍隧道長(zhǎng)1.15 km，單洞凈寬12.75 m，正交洞口，直墻式單心圓拱斷面，瀝青襯砌路面。

2 隧道多功能涂料裝飾方案

在隧道檢修道向上1.35 m 高部分的兩側(cè)墻壁上涂裝納米硅負(fù)離子涂料，檢修道1.35 m 以上涂裝30 cm 紅色警示帶，檢修道向上1.65 m 至3 m 處涂裝多功能儲(chǔ)能式發(fā)光涂料，剩余隧道拱頂部分涂裝多功能儲(chǔ)能式動(dòng)態(tài)景觀涂料（藍(lán)天白云效果，白云發(fā)光）。多功能儲(chǔ)能式發(fā)光涂料的外觀顏色為淺黃色，黑暗中發(fā)光顏色為黃綠色；檢修道3 m 高處橫向設(shè)置10 cm 寬黑色條形涂料帶，隧道側(cè)壁3 m 高范圍，每隔3 m 豎向噴涂一條6 cm 條狀黑色涂料帶。

3 測(cè)試結(jié)果及分析

使用KONICA MINOLTA CL-500A 照度計(jì)對(duì)文龍隧道改造前后的光環(huán)境進(jìn)行了檢測(cè)，按入口段、出口段分別進(jìn)行測(cè)量，從隧道入口20 m 處開(kāi)始，每隔20 m 在隧道地面取3 個(gè)點(diǎn)，分別為標(biāo)線處取一個(gè)點(diǎn)，標(biāo)線兩邊距標(biāo)線2 m 處取2 個(gè)點(diǎn)，采集數(shù)據(jù)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 改造前后照明參數(shù)值的對(duì)比

實(shí)測(cè)計(jì)算可知：（1）改造后隧道光環(huán)境的照度、顯色指數(shù)均明顯增加。入口段、出口段增光增亮率分別為39.2 %、30.7 %，平均增光增亮率為35.0 %；顯色指數(shù)增加4。（2）改造后隧道路面照明均勻度明顯提高。改造后隧道照度縱向均勻度比改造前增加了0.05。

在隧道入口段和出口段由于洞內(nèi)外亮度差別較大，易形成“黑洞”和“盲光”現(xiàn)象導(dǎo)致交通事故發(fā)生［6］，通過(guò)隧道改造提高了進(jìn)出口段的平均增光增亮率，可以明顯降低洞內(nèi)外的亮度差，對(duì)消除隧道進(jìn)出口的“黑洞”和“盲光”現(xiàn)象有很大幫助，提高了司駕人員的可視距離，保證了行車(chē)安全，見(jiàn)圖1。

4 隧道內(nèi)負(fù)氧離子測(cè)試及結(jié)果分析

采用空氣負(fù)氧離子檢測(cè)儀對(duì)隧道改造前后負(fù)氧離子濃度進(jìn)行測(cè)試，從隧道入口15 m 處開(kāi)始，每隔25 m 測(cè)量1 次負(fù)氧離子濃度值，共取8 個(gè)點(diǎn)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖2。

可以看出，隧道改造后負(fù)氧離子濃度明顯增大，這是由于在隧道內(nèi)使用了多功能儲(chǔ)能式發(fā)光涂料，該涂料在太陽(yáng)光或車(chē)燈照射下，稀土發(fā)光材料中的稀土元素吸收能量后，稀土元素原子中最外層電子會(huì)從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，而當(dāng)激發(fā)停止后，稀土元素原子中的最外層電子會(huì)從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，同時(shí)釋放能量被涂料中的物質(zhì)吸收，釋放負(fù)氧離子。

據(jù)環(huán)境學(xué)家研究，空氣中負(fù)氧離子濃度1 cm3低于20 個(gè)以下時(shí)，人會(huì)感到倦息，頭昏腦脹；當(dāng)1 cm3空氣中負(fù)氧離子在300 ～1 000 個(gè)之間時(shí)，是維持人體健康必需的濃度；當(dāng)負(fù)氧離子數(shù)在5 000 ～50 000 個(gè)之間時(shí)，人會(huì)感到神清氣爽、舒適愜意［7-8］。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）經(jīng)過(guò)改造后隧道光環(huán)境的照度、顯色指數(shù)均有所增加，以實(shí)測(cè)計(jì)算可知，入口段、出口段增光增亮率分別為37.8%、31.9%，平均增光增亮率為34.9%；顯色指數(shù)平均增加4；隧道照度總均勻度和縱向均勻度分別增加了0.06 和0.05。（2）隧道改造后，隧道內(nèi)空氣負(fù)氧離子濃度明顯變大，給人體營(yíng)造了一個(gè)富含負(fù)氧離子的健康環(huán)境。