道路交通荧光标线材料研究及应用

况振华 陈 诚 王 玲 杨 波

(1.文山州广那高速公路投资建设开发有限公司，云南 文山 663300；2.重庆市智翔铺道技术工程有限公司，重庆 400067； 3.招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆 400067)

近年来，随着道路交通行业的迅猛发展，人们的安全意识逐渐提升，对道路交通安全、警示系统、道路标线的夜间可视化等提出更高的要求，道路工作者对道路标线特殊铺装材料展开更加深入的研究。一种既在夜间能够对驾驶员起到安全警示，又能够通过吸收光能自发光，节约照明电能的标线材料成为了当今交通安全研究热点[1，2]。它具有优良的力学性能以及抗疲劳性能，较目前基于逆反射原理的反光型路面标线有着无法比拟的优点，能够解决现有反光标线只能通过逆反射被动发光，辨识度不高，导向能力不强，夜间存在安全隐患的问题。而蓄能荧光标线具有自发光特点，不依赖于车灯的照射，能够在夜间为驾驶员提供更长距离的路面线形指引。在目前道路行业快速发展和对道路交通安全保障日益重视的大环境下，蓄能荧光标线有着迫切的行业需求[3-7]。为此，本文将研究开发一种夜间余辉时间较长、可冷施工的自发光道路标线材料，通过试验研究与评价材料综合性能，并通过路面设计试铺进行评价。

1 荧光标线材料

1)材料组成。自发光荧光标线材料为反应型高分子聚合物材料，由A，B双组分组成，A组分由主环氧树脂、功能性填料、相容剂及荧光材料组成；B组分为专用固化剂(G-1)。将双组分按规定比例混合得到流动性较好且利于施工的标线胶结料乳液。将荧光标线材料均匀的喷涂在已处理的路面上，待固化后形成荧光标线。

2)测试仪器。采用美国DeFelskoAT-A拉拔仪测试荧光标线的粘结性能，采用万能试验机测试分散均匀性，柯尼卡美能达LS-110测定发光特性。紫外老化箱测定老化性能。

2 试验结果与讨论

为深入了解自荧光标线的路用性能，根据已有试验及原材料推荐厂家产品推存使用蓝色荧光材料ZX-1，绿色荧光材料ZX-2，荧光粉在环氧中的掺量为50%，考察胶结料的粘结性能、耐磨性、抗滑性、老化性能和余辉时间等，并通过路面实际铺设情况进行性能评价[5,6]。

2.1 粘结性能

层间脱落是市场上标线漆存在的普遍现象，标线与原路面抗拉能力不足，在荷载的反复作用下发生断裂和起皮，断裂被水浸泡后易引起粘结性能下降，大大缩短了标线的使用寿命。因此，粘结性能也是荧光标线材料的重要性能之一。

采用拉拔试验，该方法较为简单，试验结果直观且关联性较好。根据JCT 975—2005道桥用防水涂料试验方法，对普通标线，ZX-1,ZX-2三种材料进行试验，材料与水泥混凝土粘结强度试验结果如表1所示。

表1 水泥混凝土粘结强度试验测试结果

由表1可以看出，ZX-1,ZX-2的粘结强度相对于普通标线有很大的提高，增幅达到了1倍以上，说明荧光标线材料有效的提高了与基面的粘结力，环氧均匀分散在水泥基面上，形成相对稳定的网络结构。因此，荧光材料的粘结性能较好。

2.2 均匀分散性

荧光标线材料主要由环氧体系、荧光粉体系组成。荧光粉体系中主要成分是硫化锌、硫化锶和硫化钙的粉末状材料，在常温下呈灰色粉末状[2]。用荧光粉体系作为环氧体系的填充物，要使其充分混合粉末不沉底，对荧光材料进行改性。改性后得到分布均匀的材料，添加改性剂ZX-1,ZX-2将荧光材料在改性前后对比进行了拉伸强度与断裂伸长率的实验。实验结果如表2所示。

表2 改性后试样拉伸试验数据

由表2可以看出，对荧光材料有无改性在拉伸强度与断裂伸长率上有较大差别。未改性的荧光材料和沥青路面收缩系数相差过大，可能导致铺装层开裂或层间滑移。改性后荧光材料的性能有明显提高，未改性的试样拉伸强度小、断裂伸长率低，材料硬而脆。试样有明显分相，团聚严重，因此导致其断裂伸长率低，无韧性。而荧光材料通过改性后其结构得到了很大的改善，分散相分布很均匀，体系的相容性很好。

2.3 发光特性

发光特性及发光时间是荧光材料最重要的性能。本文从辉度等发光特性对荧光材料发光性能进行研究及评价[3]。表3为荧光材料的辉度测试结果。

表3 荧光材料性能指标测试结果

从表3可以看出，ZX-1,ZX-2两类材料经光照激发完成后，辉度均可达到4 600 mcd/m2以上，开始前5 min，辉度大幅度的降低，随着时间的延长，辉度继续降低。60 min时，辉度值为60 mcd/m2，480 min后辉度值仍大于4 mcd/m2，已有研究表明肉眼可见的辉度为0.38 mcd/m2，因此该类材料可满足相关规范要求[4]，发光时间达到了6 h以上。

2.4 老化性能

荧光标线铺筑在室外，长期经受暴晒与雨淋后会导致褪色及老化分解现象，本文针对以上问题，对荧光标线材料进行紫外老化试验。采用紫外老化箱进行48 h不间断紫外老化，老化性能结果见表4。

表4 荧光材料紫外老化前后性能对比

从表4可知，荧光胶结材料各项性能在紫外线老化后有明显降低，尤其是发光时间，缩短了接近一半。分析其原因，紫外光照的介入，自发光材料易分解，导致自发光材料储能性能减弱，从而导致发光时间明显降低。另外拉伸性能也有不同程度的降低，可能是紫外老化过程，导致键力较小的部位在拉伸条件下发生断裂，性能衰减[5]。

3 路面试铺

在云南文山州广南县对荧光标线进行了路段试铺。标线试验段长度100 m，宽15 cm，采用双层标线做法，下层为15 cm宽普通冷喷标线，上层为8 cm宽荧光标线。试验段铺筑完成，待标线实干后，进行发光时间检测。测试结果表明，材料养护12 h后，初步形成强度，达到开放交通的要求。在无任何灯光的夜间，荧光标线的发光时间约为6 h。

试验段完成15 d后，再次对标线进行检测，发现除路面表层污染外，路面完整度良好，无病害发生，试验段整体效果良好。荧光路面铺设实际效果见图1。

4 结论

1)开发了一种新型道路标线材料，可作为道路交通警示标志，应用于特殊路段，提升夜间行车安全效果，有利于公路运营安全前提下的节能目标实现，从而推动公路节能减排工作的开展。2)反应型高分子材料与自发光材料复合制备的荧光标线材料，具有优异的路用性能，荧光材料的粘结性能、老化性能及发光性能等均满足规范要求，可适用于道路警示铺装。3)通过路面试铺，证明了荧光标线在无明显光源干扰的情况下，可以发光6 h，但遇到车灯光源等条件限制时，荧光标线无明显效果。