預成型標線帶與熱熔型標線的路用價值對比分析

劉 華

(廣西交通投資集團南寧高速公路運營有限公司,廣西 南寧 530022)

0 引言

標線使用壽命周期是指新施劃在路面上的標線的反光性能降低到最低標準規定的最小逆反射亮度系數所花的時間。如果低于該水平,在夜間、雨夜或能見度較低的氣候條件下,將影響到駕駛員視認效果及行車安全,所以逆反射亮度系數是整個標線質量要求中最重要的技術指標。隨著我國汽車保有量增多及物流運輸等多方面因素疊加影響,高速公路車流量逐漸增多且貨車比例較高,高速路面上的傳統液態標線承受著高強度的磨損,逆反射亮度系數處在一個動態快速衰減的過程,在新劃的熱熔標線使用12個月時間后,其逆反射亮度系數已衰減至初始數值的56%,標線外觀雖仍能保持完整,但標線涂料的老化導致其附著力不足,玻璃珠脫落后導致逆反射性能大幅衰減,高速運營公司需每2～3年重新施劃標線,這就產生了極高的養護運營成本。本文對美國某品牌A380AW全天候標線帶(以下簡稱A380AW標線帶)和熱熔型涂料標線(以下簡稱為熱熔標線)開展了對比試驗,為日后高速公路如何延長標線逆反射壽命提供工程技術參考。

1 試驗機理及方法對比分析

在S52那平高速公路上行線K265+600～K256+950段分別連續施劃普通熱熔型標線100 m、A380AW標線帶250 m。在同樣的車流量(日均4 746車次)、氣候環境及各種外界因素相同條件下,每年定期對標線進行逆反射亮度系數檢測,利用移動測試設備和人工降雨模擬箱,根據ASTM E2177和ASTM E2832測試方法分別在干燥、潮濕、連續降雨3種環境因素下進行了檢測,并對近3年的檢測數值對比分析趨勢;因亮度因數、厚度、抗滑值等技術指標在路用實際感受不明顯,且監測期內均滿足規范相關要求,不再做詳細數據對比論述。

2 逆反射亮度系數對比分析

道路標線是保證道路安全的重要組成部分,而逆反射亮度系數的高低決定著司乘人員是否能清晰地看清道路邊線輪廓。此次利用熱熔型標線與預成型標線帶進行長達28個月的性能檢測追溯后,兩種標線的衰減趨勢如圖1所示。

圖1 逆反射亮度系數全天各階段變化趨勢曲線圖

由圖1可知:

(1)在施劃標線后的初始數值檢測中,熱熔標線滿足《道路交通標線質量要求和檢測方法》(GB/T 16311-2009)中新劃標線初始逆反射亮度系數≥150 mcd·m-2·lx-1的要求;標線帶符合《道路預成型標線帶》(GB/T 24717-2009)中5.3光度性能長效標線帶Ⅰ級初始逆反射亮度系數≥500 mcd·m-2·lx-1的要求。

(2)在使用第六個月后,熱熔型標線光度性能衰退浮動較低,能保持良好的道路視認效果;標線帶在干燥、潮濕和連續降雨環境下均能維持優異的光度性能,干燥環境下逆反射亮度系數平均值維持在1 648 mcd·m-2·lx-1。

(3)在使用第12個月后,普通熱熔標線涂料逐漸開始老化龜裂,邊線邊緣兩側玻璃珠脫落較多,逆反射亮度系數數值呈對半衰減,在夜間或者雨夜情況下,由于玻璃珠只有RI=1.5 L折射率,在水膜覆蓋標線后,逆反射光線無法順利反射回駕駛者的眼睛里,視認效果不清晰。而預成型標線帶表面的微晶陶瓷反光元素具備不同折射率,加上其凹凸的形狀構造,能及時排出標線表面的水膜達到水下反光的逆反射性能,標線帶的光度性能仍然表現優異,夜間視認效果清晰。

(4)在標線使用第24個月時,熱熔標線厚度已從2.2 mm磨損至1.3 mm,且表面玻璃珠大面積脫落,熱熔標線逆反射亮度系數檢測dry干燥值已衰減至179 mcd·m-2·lx-1,濕潤或連續降雨模擬環境下逆反射亮度系數只為干燥值的1/3,夜間道路輪廓視認效果不清晰。同期的A380AW標線帶只有表面凸起點受到磨損,標線帶70%反光面積仍能維持良好狀況,所以仍能保持高亮的光度性能,標線逆反射亮度系數dry干燥平均值維持在827 mcd·m-2·lx-1之間,濕潤和連續降雨模擬環境下逆反射檢測平均數值分別為521 mcd·m-2·lx-1、465 mcd·m-2·lx-1,在全天候環境下道路邊線、中間線輪廓清晰明亮。

(5)在路用第32個月后的逆反射亮度系數檢測中,熱熔型標線的逆反射亮度系數(干燥、潮濕、連續降雨環境下)已衰減至初始值的20%,檢測數值基本維持在159-85 mcd·m-2·lx-1之間,根據《道路交通標線質量要求和檢測方法》(GB/T 16311-2009)中對光度性能進行的規定:“正常使用期間,白色反光標線的逆反射亮度系數應≥80 mcd·m-2·lx-1,黃色反光標線的逆反射亮度系數應≥50 mcd·m-2·lx-1”,經對比可知熱熔標線使用壽命接近臨界水平。而同期的標線帶在干燥環境下仍有648 mcd·m-2·lx-1,在夜間或雨夜仍能提供優異的道路視認效果,大大降低了道路安全風險。

32個月的數據跟蹤監測結果表明,標線帶比熱熔標線具備更長的使用壽命,在壽命周期內均能保持全天候的逆反射性能。

3 標線成本對比分析

表1 A380AW預成型標線帶與熱熔型涂料標線價格比較分析表

通過表1數據對比可知,預成型標線帶施工價格是國產熱熔標線的11倍,加之標線帶施工過程需要較多特種施工設備和相應技術人員的參與,在材料、機械設備運輸、人工等成本疊加下,標線帶綜合單價較高,其經濟效益暫時無法與熱熔型標線相比,這造成了標線帶在國內無法得到大面積應用。相反,熱熔型標線具備較高的經濟效益和路用性能,從而長期得到不同類型道路的廣泛應用。

4 施工工藝對比分析

熱熔型標線施工工序較多且繁雜,各施工工序(清除標線、涂刷底涂劑、涂料燒制溫度、玻璃珠面撒)施工質量需嚴格把控,其中某一環節施工不當,如燒制溫度過高或過低極易導致玻璃珠沉降不達標,后期玻璃珠極易脫落或逆反射亮度系數過低;同時熱熔型標線施工過程中產生大量有毒氣體排放,標線涂料內含的石油樹脂、鉻類顏料等化學物質內重金屬含量嚴重超標,施工時可能會對周邊環境造成污染。而標線帶施工過程只需把路面清理出干凈干燥的地面環境,滾涂底涂劑后用貼合機粘貼標線帶,最后使用壓實機或車輪碾壓標線使其緊密粘貼路面;標線帶施工過程機械化程度較高,從標線磨除到標線帶粘貼均有相應設備,施工機械化程度較高,不存在有毒氣體排放,對路面及周邊環境友好;同時標線帶是工廠一體化成型的道路標線材料,已在出廠前達到耐候、抗壓、逆反射亮度系數等各項技術指標要求,無須在施工中把控標線質量。但標線帶施工需要較多特種機械設備及操作設備的技術工人,施工技術要求較高,與熱熔標線施工工藝相比仍不夠便捷;標線帶是內嵌在瀝青路面上,需用銑刨機將瀝青路面往下刨除2 mm深度,對路面有一定的結構破壞。

5 結語

5.1 結論

(1)A380W預成型標線帶的路用性能明顯優于熱熔型涂料標線,更能保持長效的光度性能,熱熔型標線受材料及施工質量影響,前期雖能維持高亮逆反射性能,但后期衰減過快,使用壽命多為2年,同期的標線帶仍維持高亮度性能,預計仍能使用4～6年。

(2)標線帶造價昂貴,但具有較好的長效光度性能,建議局部使用在路面積水路段、隧道內邊線位置、連續轉彎路段、事故易發路段等。

(3)熱熔型涂料標線使用壽命較短的原因:受原材料中的鈦白粉含量、面撒玻璃珠質量、總有機物含量等因素影響;受施工質量影響,如標線厚度、玻璃珠沉降率、涂料燒制溫度等重要環節。

(4)熱熔型標線較難滿足長壽命、長期高光度性能、清晰視認效果的路用需求,隨著逆反射亮度系數的降低,道路事故風險增高。

(5)凸起點狀型物理構造的路面標線能有效保護標線反光元素不受到大面積磨損,從而延長逆反射亮度系數衰減的時間。

5.2 建議

(1)建議研發更低造價的預成型標線帶,推進高速公路使用上光度性能更優異、耐候性持久、壽命周期更長的標線。

(2)為保持長效的、高逆反射亮度系數的標線,同時降低更換標線的施工成本,建議熱熔標線與預成型帶搭配使用。在路面每條中線的前15 cm區域增設預成型標線帶,兩側邊線使用熱熔型涂料標線,在把控好熱熔標線質量情況下,路面每條標線均能維持優良的全天候光度性能,為司乘人員提供良好的視認效果,同時延長更換標線的時間周期。

(3)維持熱熔型標線更長壽命周期,需嚴格檢測原材料中的有機物含量松香樹脂(涂料附著力)、鈦白粉(增白抗污)、內混玻璃珠(光度性能)的含量是否達標,同時嚴格把控施工質量。