蓄光型水泥路面材料性能試驗研究

關鍵詞：蓄光型水泥路面材料；發光砂；摻量；白色水泥；性能試驗中圖分類號：U414.1 文獻標識碼：A DOl：10.13282/j.cnki.WCcst.2025.03.023文章編號：1673-4874（2025）03-0079-03

0 引言

夜間無照明或者照明較差的路段是發生交通事故的主要路段，為了降低交通事故發生率，需要在道路兩邊安裝大量的照明設施，但這也大大增加了電力能源的消耗，缺乏環保和經濟性，而且在突然斷電之后所造成的交通安全隱患也是不可忽視的。為了改善鞏固夜間行車環境[1-3]，有必要研究一種路面材料，在夜間起到交通指示作用，從而降低夜間交通事故發生概率。

長余輝發光材料是一種可在白日吸收太陽能，然后將能量積累在材料中，在夜間可以釋放能量并發光的新型材料。長余輝發光材料的種類有很多，如硫化物型、鋁酸鹽型、硅酸鹽型等，利用這些發光材料，相繼開發出了許多產品，如發光纖維、發光陶瓷、發光玻璃、發光涂料等[4-5]。近些年來，一些專家學者將發光材料應用到路面材料的研究當中，并取得了一些研究成果，但是總體來說仍處于初步探索階段，還有較多的缺陷，因而對長余輝發光路面材料的研究還有待進一步深入[6-9]。

本文對不同發光砂摻量下水泥路面材料的基本物理力學性能和耐久性能進行了試驗研究，探討了發光砂摻量對水泥路面材料性能的影響，以期能為蓄光型水泥路面材料的研發和應用提供借鑒。

1試驗概況

1.1 原材料

水泥：P.W-232.5白色硅酸鹽水泥，28d抗壓和抗折強度分別為35 MPa 和6. 5MPa ，初凝和終凝時間分別為45min和600min，白度 ?87 。發光砂：鋁酸鹽型長余輝藍色蓄光材料，主要成分為 Sr₂Al₆O₁₁ 、Eu2+和 Dy³⁺ 。反光粉：白色，目數為500，主要成分為 TiO₂-BaO-SiO₂ ，折射率為1.92，圓整度為94，莫氏硬度為400，密度為49/cm³ 。水：試驗室自來水。

1.2試驗試件生產制備工藝

水泥基材料的水膠比為0.3，白水泥摻量均為

1500kg/m³ ，發光砂摻量分別為白水泥的 0.20%.30% 、40% 和 50% ，反光粉摻量均為白水泥摻量的 10% 。具體試驗配合比方案見表1。

1.3 試驗內容

對不同配合比水泥路面材料的稠度、流動度、力學強度、黏結性能、耐水性能、抗凍性能和抗硫酸鹽侵蝕性能進行試驗。稠度試驗按照《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》（JGJ/T70一2009）進行，流動度按照《水泥膠砂流動度測定方法》（GB/T2419一2005）進行，力學強度和黏結強度按照《水泥膠砂強度檢驗方法》（GB/T17671—2021）進行，耐水性、抗凍性和抗硫酸鹽侵蝕性按照《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》（GB/T50082—2009）進行[10]。

2基本物理力學性能

2.1 工作性能

不同發光砂摻量下蓄光型水泥路面材料稠度和流動度變化曲線如圖1所示。由圖1可知：隨著發光砂摻量的增加，材料的稠度和流動度均呈逐漸減小的變化特征。當摻入 10%，20%，30%，40% 和 50% 發光砂后，路面材料的稠度相比未摻發光砂而言，分別降低了 3.8% ！6.7% 、15. 9% 30.4%和33. 3% ，流動度相比未摻發光砂而言，分別降低了 3.1%.3.2% 、13. 1% 、19. 1% 和21.6% 。這主要是因為發光砂的粒徑較大，增加發光砂作者簡介：陳禮婧（1987一），碩士，副教授，主要從事建筑材料、施工技術方面的研究工作。

摻量后，將導致水泥砂漿稀釋度降低，故而材料的稠度和流動度下降。

40 200 3530 150 100動 稠 1510 +稠度→流動 50 流 50 10203040 50 發光砂摻量/%

2.2力學性能

不同發光砂摻量下蓄光型水泥路面材料抗折強度和抗壓強度變化曲線見圖2。由圖2可知，隨著發光砂摻量的增加，蓄光型水泥路面材料的抗壓和抗折強度均呈先增大后減小的變化特征，當發光砂摻量為 40% 時，力學強度達到最高值，抗折和抗壓強度最大值分別可以達到8.7MPa和 42MPa ，分別較不摻入發光砂時提高18. 3% 和 8.2% 。發光砂的化學穩定性好，且粒徑較大，水泥水化產物（水化硅酸鈣）包裹在發光砂周圍，起到骨料填充作用，從而提升了基體的致密性和堅固性，故而材料的力學強度得到提升。但是，當發光砂摻量繼續提高至 50% 后，水泥水化反應產物量不足以完全包裹住發光砂，反而會形成薄弱界面，因而強度會下降。

2.3黏結性能

不同發光砂摻量下蓄光型水泥路面材料黏結抗折強度變化曲線見圖3。由圖3可知：隨著發光砂摻量的增加蓄光型水泥路面材料的黏結抗折強度呈先增大后減小的變化特征，尤其是摻量達到 40% 時，黏結抗折強度能達到最大值5. 02MPa ，相比未摻入發光砂時，黏結抗折強度提升了 19% ，這說明適量發光砂可以提升路面材料的黏結抗折強度。

后的初始發光度和余輝時間變化曲線見圖4。由圖4可知：隨著發光砂摻量的增加，材料的初始發光度和余輝時間均呈逐漸增加的變化特征，但是增長的幅度在逐漸變小，當發光砂摻量 gt;40% 后，再繼續增加發光砂，材料的初始發光度和余輝時間基本不再增長。當發光砂摻量為40% 時，材料的初始發光度為 0.11cd/m² ，余輝時間為6.4h. 由于鋁酸鹽型發光砂材料遇水易發生水解，因而在經過長期浸泡之后，發光砂中的一些物質溶解于水導致性能降低，雖然增加發光砂摻量可以彌補這一缺陷，但還是應在后期使用過程中加強對發光砂的保護。

（.p 0.12 70.10 60.08 5 /40.06一初始發光度 30.04 +余輝時間 2余0.02 10.00 1 00 10 203040 50發光砂摻量/%

3.2 抗凍性能

不同發光砂摻量下蓄光型水泥路面材料在經過100次凍融循環后的質量損失率和強度損失率變化曲線見圖5。由圖5可知：隨著發光砂摻量的增加，材料的質量損失和強度損失率均呈先減小后增大的變化特征，當發光砂摻量為 40% 時，質量和強度損失率最小，抗凍性能最佳。這是因為發光砂摻入后，可以與水化產物一起改善水泥基膠凝材料的內部結構，使得結構更加致密，阻止水分進入水泥砂漿內部，發光砂摻量越多，蓄光型水泥路面材料的密集度越大，從而有效防止材料發生抗凍損傷。然而，發光砂也不是越多越好，當摻入過量發光砂后，水化產物不足以完全包裹發光砂，兩者之間會形成薄弱界面，導致水分進入試件內部，反而不利于抗凍性能。

3 耐久性能

3.1 耐水性能

不同發光砂摻量下蓄光型水泥路面材料在浸泡28d

3.3 抗鹽侵蝕性能

不同發光砂摻量下蓄光型水泥路面材料在經過60d硫酸鹽溶液浸泡后的質量損失率和抗壓強度耐腐蝕系數變化曲線見圖6。由圖6可知：隨著發光砂摻量的增加，蓄光型水泥路面材料的質量損失率呈先減小后增大的變化特征，而抗壓強度耐腐蝕系數則是呈先增大后減小的變化特征；當發光砂摻量為 40% 時，質量損失率最小，而抗壓強度耐腐蝕系數最大，表明在發光砂摻量為40% 時，材料的抗鹽侵蝕性能最好，適量發光砂的摻入，能夠提升蓄光型水泥路面材料的耐腐蝕性能。這主要是因為發光砂摻入之后，能夠促進硅酸鈣凝膠和氫氧化鈣晶體的產生，這些物質可以填充微小孔隙，從而提高耐腐蝕性，但是由于發光砂粒徑較大，當摻量過多后，可能會造成水泥石分布不均，反而導致結構內部致密性降低，不利于抗鹽侵蝕性。

4結語

本文對不同發光砂摻量下的蓄光型水泥路面材料基本物理力學性能和耐久性性能進行試驗研究，得出如下結論：

（1）隨著發光砂摻量的增加，蓄光型水泥路面材料的稠度和流動度逐漸降低，說明發光砂不利于材料的工作性能。（2）隨著發光砂摻量的增加，抗折強度、抗壓強度和黏結抗折強度均呈先增大后減小的變化特征，當發光砂摻量為 40% 時，力學強度最高。（3）增加發光砂摻量，可以提高材料的初始發光度和余輝時間，提升材料的耐水性能。

（4）適當發光砂摻量下，可以提高材料的抗凍和耐腐蝕性能，當摻量為 40% 時，抗凍和耐腐蝕性最佳，摻入更高摻量發光砂反而會對抗凍和耐腐蝕性能不利。 ⑦

參考文獻

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收稿日期：2024-11-08