热熔标线抗裂增亮探究及其应用

张海峰 张照 张帆

（招商局公路网络科技控股股份有限公司京津塘高速分公司，天津 100176）

道路标线是公路建设项目交通安全设施的重要组成部分，对道路通行能力和安全性有重要作用。但市场上存在标线涂料品质差异大、施工队伍水平参差不齐等现象，导致路面标线经常出现逆反射系数不足、开裂、耐久性差等问题，影响车辆和行人出行安全。

2018年“3·15”晚会曝光路面标线存在“交通隐患”，引起社会各界广泛关注和舆论反响，为提高交通标线质量和安全保障能力，交通运输部先后出台相关规定，对交通标线治理做出全面部署。此后在交通运输部的高度重视下，国内路面标线的总体质量大幅提升，但受到标线涂料自身材料性能特点制约，抗开裂和逆反射系数耐久性依然存在不足之处。

一、标线病害分析

目前，道路标线以热熔型反光标线为主，其涂料主要成分为石油树脂、填料、颜料、聚乙烯蜡、玻璃微珠等。其中石油树脂经高温加热融化后呈熔融状态，随后冷却固化将各种材质黏合在一起，形成涂膜。石油树脂对于保证标线的黏结能力、施工性能和强度具有重要意义，目前热熔标线涂料中添加的石油树脂主要为C5石油树脂。

（一）标线开裂影响因素

标线主要在冬季和夏季出现开裂。冬季气温低，易出现温度收缩裂纹；夏季太阳辐射强，标线通常为白色或黄色，与黑色路面相比吸收太阳辐射能力差别较大，造成路面温度分布不均匀，形成温度应力，在车辆碾压过程中易出现应力开裂。以上为引发标线开裂的外因，内因是标线涂料抵抗低温开裂及应力开裂能力不足，主要成膜物质石油树脂主要提供对其他成分的黏合作用，其自身强度和韧性均较差。

（二）标线逆反射系数衰减的影响因素

标线逆反射性能依靠热熔标线表面玻璃微珠来实现，标线内部填充有一定量玻璃微珠，标线施划时在表面撒一层玻璃微珠。表面的玻璃微珠相对含量高，暴露良好，对光线实现良好逆反射；当表面玻璃微珠因磨损而部分脱落后，逆反射系数降低；当标线表面磨损严重时，主要依靠内部玻璃微珠实现逆反射，由于含量较低，暴露不足，逆反射系数较低；标线磨损殆尽时玻璃珠几乎完全损失，逆反射功能难以实现。因此提高标线涂料对玻璃微珠的黏结能力，提高标线涂料自身耐磨损能力可以维持标线逆反射能力，延长标线使用寿命，维护交通安全。

图1 标线逆反射原理

二、标线涂料抗裂增亮研究

为提升标线涂料抗裂能力及对玻璃微珠的黏结力，在普通标线涂料中添加聚合物基改性剂——VE高弹抗裂添加剂（简称“VE”）。VE是一种VE熔点较低的聚合物改性添加剂，其较低的熔点可以保证其在标线涂料中分散均匀；聚合物可以改善标线涂料成膜物质强度与韧性，提高抗裂性；其中添加了增黏剂可以提升涂料对玻璃微珠的黏结力。

图2 VE高弹抗裂添加剂

将VE加入标线涂料中，在200℃烘箱中加热熔融，搅拌均匀，对加入VE前后的标线涂料进行性能对比试验，试验参照标准JT/T 280-2004，VE的掺量分别为标线涂料质量的1%、1.5%和2%，结果如表1所示。

从表1看出，VE的加入使标线涂料密度略有降低，涂料外观、颜色、耐水耐碱加热稳定性影响不大；软化点和抗压强度明显提高，耐磨性显著增强；对流动性有一定影响，掺量高时流动性较低对施工不利，VE添加量不宜超过1.5%。

表1 VE对标线涂料性能影响

（一）VE对标线涂料抗裂性影响研究

在室温下对热熔标线涂料抗开裂性能进行大角度弯折，结果如图3所示，普通标线涂料在小角度弯折下即发生碎裂，且从底板上脱落，而添加VE（1.5%）后，标线样板很难裂开，与底板黏结良好。

图3 标线涂料大角度弯折

将标线涂料样板置于低温恒温箱中，以-2℃为梯度逐步降低温度开展低温抗裂性试验，记录标线涂料出现裂纹时的温度，结果如表2所示，添加VE后标线涂料可以承受更低的温度，耐低温开裂能力大幅度提升。

表2 不同标线涂料的开裂温度

（二）VE对标线涂料逆反射系数衰减影响研究

为模拟标线涂料长期使用过程中逆反射系数衰减情况，制备了表面撒布玻璃珠的样板，使用磨耗试验机不同转数对样板磨耗，不同标线涂料在磨耗试验后逆反射系数，结果如图4所示，在初期逆反射系数衰减较快，由于表面玻璃珠容易被磨掉，当表面玻璃珠磨损之后逆反射系数的衰减趋于平缓，标线涂料经1.5%VE改性后，逆反射系数衰减幅度大幅降低，如以逆反射系数50mcd·m-2·lx-1为标线寿命终点，1.5%VE改性标线预期使用寿命约为普通标线2倍。

图4 不同标线涂料磨耗后的逆反射系数

三、抗裂增亮标线涂料工程应用

室内试验结果显示，VE改性标线涂料具有良好的抗裂性能，逆反系数衰减较低，2021年，某国道养护工程中对普通标线涂料和VE改性后的抗裂增亮标线进行对比，结果如图5、图6所示。由图5可见，普通标线在使用6个月后出现了明显的裂纹，而抗裂增亮标线依然完好。从图6来看，标线在施工完成时，增亮抗裂标线的玻璃珠撒布量偏低，逆反射系数略低，但在实际使用过程中增亮抗裂标线保持了良好的逆反射能力。

图5 不同标线使用6个月

图6 不同标线涂料的逆反射系数

2022年7月在京津塘高速部分路段进行工程验证，标线涂料中VE掺量为1%，在涂料热熔过程中加入，施工过程与原涂料相同，施工完成后标线表面平整，逆反射系数为255mcd.m-2.lx-1，拟对标线抗裂性和逆反射系数衰减情况进行长期跟踪。

图7 京津塘高速施划抗裂增亮标线

四、结语

标线涂料开裂与磨耗及逆反射系数的衰减带来交通安全隐患，应用聚合物基改性剂VE可提高标线抗裂性，降低逆反射系数衰减，对标线起到抗裂增亮作用，可提升交通安全指数，延长标线养护周期。VE对标线涂料流动性有一定降低，添加量应控制在适宜范围。