多功能储能式发光涂料在文龙隧道中的应用

高国刚，冒卫星，刘立湘

（1.山西路桥集团 阳蟒高速公路有限责任公司，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

根据中华人民共和国交通运输部《2019 年交通运输行业发展统计公报》显示，截止2019 年底，我国公路隧道19 067 处、总长18 966.6 km，增加1 329 处、1 730.5 km，隧道总里程和年增长速度均居世界第一位［1-2］。公路隧道作为穿山越岭的重要构筑物，在公路建设中对克服障碍、改善线形、提高车速、缩短行程，降低交通事故、保护环境等诸多方面具有越来越明显的优势。我国公路隧道事业已得到蓬勃发展，但在运营过程中仍存在一些问题和不足。

多功能储能式发光涂料是一种基于新型稀土铝酸盐类发光材料制备的水性多功能涂料，集抗霉防潮、阻燃、防火、抗静电、耐沾污等功能于一体［3］。通过稀土铝酸盐与麦饭石进行纳米技术改性制备的多功能储能式发光涂料，具有增光增亮、延时发光、减少视觉误差的性能，同时具有逆反射诱导性和释放负氧离子的功能，增强人眼视觉透视烟雾能力的多功能储能式发光涂料［4-5］。

1 文龙隧道概况

阳济高速阳蟒段路线起点设西河枢纽与阳翼高速公路相接，路线向南经中寨、庄头、演礼，跨获泽河，于高头村西设阳城南互通，经壁头、土孟、向阳坡，设史家岭隧道、文龙隧道至圪涝掌，经陈家庄、山岔口、曹山沟，于老深窊村南设蟒河互通后至寺沟，设云岭1 号隧道，经马甲、和尚坪，设云岭2 号特长隧道，路线折向西南，设雪道岭隧道至东庄、草铺，进入指柱山特长隧道，其中文龙隧道长1.15 km，单洞净宽12.75 m，正交洞口，直墙式单心圆拱断面，沥青衬砌路面。

2 隧道多功能涂料装饰方案

在隧道检修道向上1.35 m 高部分的两侧墙壁上涂装纳米硅负离子涂料，检修道1.35 m 以上涂装30 cm 红色警示带，检修道向上1.65 m 至3 m 处涂装多功能储能式发光涂料，剩余隧道拱顶部分涂装多功能储能式动态景观涂料（蓝天白云效果，白云发光）。多功能储能式发光涂料的外观颜色为浅黄色，黑暗中发光颜色为黄绿色；检修道3 m 高处横向设置10 cm 宽黑色条形涂料带，隧道侧壁3 m 高范围，每隔3 m 竖向喷涂一条6 cm 条状黑色涂料带。

3 测试结果及分析

使用KONICA MINOLTA CL-500A 照度计对文龙隧道改造前后的光环境进行了检测，按入口段、出口段分别进行测量，从隧道入口20 m 处开始，每隔20 m 在隧道地面取3 个点，分别为标线处取一个点，标线两边距标线2 m 处取2 个点，采集数据，测试结果见表1。

表1 改造前后照明参数值的对比

实测计算可知：（1）改造后隧道光环境的照度、显色指数均明显增加。入口段、出口段增光增亮率分别为39.2 %、30.7 %，平均增光增亮率为35.0 %；显色指数增加4。（2）改造后隧道路面照明均匀度明显提高。改造后隧道照度纵向均匀度比改造前增加了0.05。

在隧道入口段和出口段由于洞内外亮度差别较大，易形成“黑洞”和“盲光”现象导致交通事故发生［6］，通过隧道改造提高了进出口段的平均增光增亮率，可以明显降低洞内外的亮度差，对消除隧道进出口的“黑洞”和“盲光”现象有很大帮助，提高了司驾人员的可视距离，保证了行车安全，见图1。

4 隧道内负氧离子测试及结果分析

采用空气负氧离子检测仪对隧道改造前后负氧离子浓度进行测试，从隧道入口15 m 处开始，每隔25 m 测量1 次负氧离子浓度值，共取8 个点，测试结果见图2。

可以看出，隧道改造后负氧离子浓度明显增大，这是由于在隧道内使用了多功能储能式发光涂料，该涂料在太阳光或车灯照射下，稀土发光材料中的稀土元素吸收能量后，稀土元素原子中最外层电子会从基态跃迁到激发态，而当激发停止后，稀土元素原子中的最外层电子会从激发态跃迁到基态，同时释放能量被涂料中的物质吸收，释放负氧离子。

据环境学家研究，空气中负氧离子浓度1 cm3低于20 个以下时，人会感到倦息，头昏脑胀；当1 cm3空气中负氧离子在300 ～1 000 个之间时，是维持人体健康必需的浓度；当负氧离子数在5 000 ～50 000 个之间时，人会感到神清气爽、舒适惬意［7-8］。

5 结语

（1）经过改造后隧道光环境的照度、显色指数均有所增加，以实测计算可知，入口段、出口段增光增亮率分别为37.8%、31.9%，平均增光增亮率为34.9%；显色指数平均增加4；隧道照度总均匀度和纵向均匀度分别增加了0.06 和0.05。（2）隧道改造后，隧道内空气负氧离子浓度明显变大，给人体营造了一个富含负氧离子的健康环境。