雙組份熒光交通標(biāo)線(xiàn)的路用性能研究★

楊 波 席貴東 吳 謹(jǐn)

(1.重慶市智翔鋪道技術(shù)工程有限公司,重慶 400067； 2.重慶交通大學(xué),重慶 400074)

0 引言

利用稀土熒光材料的蓄能發(fā)光特性開(kāi)發(fā)的熒光交通標(biāo)線(xiàn)具有夜晚主動(dòng)發(fā)光的特點(diǎn)，從而避免了現(xiàn)有反光道路交通標(biāo)線(xiàn)存在夜間辨識(shí)度不高，導(dǎo)向指引作用減弱的問(wèn)題，在道路交通安全領(lǐng)域前途廣闊。但是，由于常用標(biāo)線(xiàn)涂料對(duì)熒光材料發(fā)光有遮蓋作用，不宜與熒光材料混合使用，因而制備熒光標(biāo)線(xiàn)時(shí)采用了無(wú)色透明的環(huán)氧膠結(jié)料和熒光粉混合形成熒光標(biāo)線(xiàn)涂料。本文主要研究新型熒光標(biāo)線(xiàn)涂料的自發(fā)光性能是否滿(mǎn)足夜晚可視的要求，以及其可施工性、耐磨性、耐水性、耐堿性等是否滿(mǎn)足JT/T 280—2004路面標(biāo)線(xiàn)涂料的相關(guān)規(guī)定，為熒光標(biāo)線(xiàn)涂料的推廣應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

1 熒光交通標(biāo)線(xiàn)的性能要求

一方面道路交通標(biāo)線(xiàn)要能夠明確地引導(dǎo)駕駛員，這就要求熒光標(biāo)線(xiàn)的標(biāo)識(shí)效果要好。另外一個(gè)方面，標(biāo)線(xiàn)涂料應(yīng)具有足夠的耐久性，以保證其使用壽命。因此，熒光交通標(biāo)線(xiàn)主要有以下幾種性能要求：

1)標(biāo)志標(biāo)線(xiàn)效果明顯。當(dāng)標(biāo)線(xiàn)涂料作為標(biāo)線(xiàn)施劃在道路上待其干燥后，在使用周期內(nèi)，它需具有良好的標(biāo)識(shí)效果，顯著，清晰，能引起駕駛員的關(guān)注，這樣才能夠引導(dǎo)駕駛員正常行車(chē)。

2)良好的耐候性。道路交通標(biāo)志標(biāo)線(xiàn)自施劃以后就長(zhǎng)期暴露在室外，接受風(fēng)吹雨淋，雨水的侵蝕，太陽(yáng)光的紫外照射，加上四季、白晝的氣候溫度變化，這無(wú)疑加速了道路交通標(biāo)線(xiàn)的老化，使其使用壽命縮短。因而標(biāo)線(xiàn)應(yīng)該具備優(yōu)異的耐候性，延長(zhǎng)標(biāo)線(xiàn)的使用壽命。

3)標(biāo)線(xiàn)干燥時(shí)間短。當(dāng)達(dá)到標(biāo)線(xiàn)的使用壽命的時(shí)候，其標(biāo)識(shí)度就不是很明顯，這就要求重新施劃交通標(biāo)線(xiàn)。為了減少重新施劃標(biāo)線(xiàn)時(shí)對(duì)交通的干擾，要求道路標(biāo)線(xiàn)涂料在施劃過(guò)程中干燥時(shí)間盡可能地短。對(duì)于新建的道路一般不存在這種情況，可以等道路交通標(biāo)線(xiàn)干燥之后再開(kāi)放交通。

4)良好的附著力。道路交通標(biāo)線(xiàn)是涂料直接涂覆在水泥或者是瀝青混凝土的表面。由于道路交通標(biāo)線(xiàn)長(zhǎng)期受到雨水的侵蝕、車(chē)輛輪胎的磨耗、擠壓，這就要求道路交通標(biāo)線(xiàn)對(duì)路面具有良好的附著力，在雨水的侵蝕、車(chē)輛的擠壓磨損下不至于脫落、變形。

5)良好的防滑性能。交通標(biāo)線(xiàn)作為路面的組成部分之一，路面需具有一定的防滑性能，所以道路交通標(biāo)線(xiàn)也不例外。我國(guó)GB/T 16311道路交通標(biāo)線(xiàn)質(zhì)量要求和檢測(cè)方法中規(guī)定道路交通標(biāo)線(xiàn)的抗滑擺值應(yīng)不小于45BPN。

2 熒光交通標(biāo)線(xiàn)路用性能研究

熒光交通標(biāo)線(xiàn)為自發(fā)光標(biāo)線(xiàn)，JT/T 280—2004路面標(biāo)線(xiàn)涂料規(guī)定，對(duì)于非反光型交通標(biāo)線(xiàn)的技術(shù)要求包括：容器中狀態(tài)、施工性能、涂膜外觀(guān)、不粘胎干燥時(shí)間、耐磨性、耐水性、耐堿性等7項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)。為了驗(yàn)證熒光交通標(biāo)線(xiàn)的路用性能，本文分別采用兩種熒光膠結(jié)料，其中熒光粉摻量均為30%，分別測(cè)試其不粘胎干燥時(shí)間、耐磨性能、耐水性能、耐堿性能，同時(shí)，還對(duì)其抗老化性能、抗滑性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

1)不粘胎干燥時(shí)間。

本次試驗(yàn)溫度分別為15 ℃，25 ℃，35 ℃，45 ℃，55 ℃。在成型的AC-13車(chē)轍板上施劃熒光標(biāo)線(xiàn)膠結(jié)材料，標(biāo)線(xiàn)寬度15 cm。標(biāo)線(xiàn)涂膜3 min后按下秒表開(kāi)始測(cè)試，將不粘胎測(cè)試儀滾輪垂直于標(biāo)線(xiàn)從一端滾動(dòng)到另外一端，時(shí)間控制在1 s左右，然后用肉眼觀(guān)察不粘胎測(cè)試儀的滾輪上是否沾有熒光膠結(jié)料，若是沾有熒光膠結(jié)料，則用丙酮濕潤(rùn)過(guò)的棉布擦拭干凈繼續(xù)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 不同溫度下熒光標(biāo)線(xiàn)膠結(jié)料的不粘胎干燥時(shí)間 min

如表1所示，雙組份熒光標(biāo)線(xiàn)的不粘胎干燥時(shí)間隨溫度升高而縮短。其中，油性環(huán)氧熒光標(biāo)線(xiàn)在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，不粘胎干燥時(shí)間均不能滿(mǎn)足要求。水性環(huán)氧熒光標(biāo)線(xiàn)在溫度大于25 ℃時(shí)均能滿(mǎn)足要求。因而，采用水性環(huán)氧制備的熒光標(biāo)線(xiàn)具有更短的不粘胎時(shí)間，能夠滿(mǎn)足快速開(kāi)放交通的要求。

2)耐磨性。

在室溫23 ℃±2 ℃的條件下，依照GB/T 1768漆膜耐磨性測(cè)定法，在底板涂上熒光標(biāo)線(xiàn)涂料，第一層漆膜干燥2 h后刷涂第二層，待其干燥48 h后使用漆膜磨耗儀，載重為1 000 g，使用橡膠砂輪，轉(zhuǎn)數(shù)為200 r，分別測(cè)試樣板的磨耗量，如圖1,圖2所示。

如表2所示，油性環(huán)氧熒光標(biāo)線(xiàn)磨耗值為23.4 mg，水性環(huán)氧熒光標(biāo)線(xiàn)磨耗值為36.1 mg，均滿(mǎn)足規(guī)范GB/T 1768漆膜耐磨性測(cè)定不大于40 mg的要求。但是，分析具體數(shù)據(jù)，水性環(huán)氧熒光標(biāo)線(xiàn)磨耗值很接近于規(guī)范閾值，油性環(huán)氧熒光標(biāo)線(xiàn)的耐磨耗性能更加優(yōu)異。

表2 熒光標(biāo)線(xiàn)耐磨性試驗(yàn)結(jié)果 mg

3)耐水性。

按照GB/T 1733漆膜耐水性測(cè)定法，將熒光標(biāo)線(xiàn)涂覆在100 mm×100 mm的水泥板表面，放置24 h。觀(guān)察其外觀(guān)沒(méi)有發(fā)皺、起泡、泛花、裂紋、粘連等現(xiàn)象。在23 ℃±2 ℃的條件下，加入蒸餾水或者去離子水至水槽中，將涂有熒光標(biāo)線(xiàn)的水泥試板的2/3浸泡在水溫控制在23 ℃±2 ℃的水中，放置24 h，觀(guān)察其表面有無(wú)異?，F(xiàn)象。同時(shí)，在用蒸餾水浸泡涂有熒光標(biāo)線(xiàn)膠結(jié)料的前后，測(cè)試其輝度，并與熒光粉的輝度作對(duì)比，發(fā)光強(qiáng)度對(duì)比如表3所示。

表3 熒光標(biāo)線(xiàn)耐水性前后的輝度值對(duì)比

如圖3，圖4所示，熒光標(biāo)線(xiàn)進(jìn)行耐水性試驗(yàn)前后表面均無(wú)明顯的異?，F(xiàn)象，無(wú)褶皺、起泡、泛花、裂紋、粘連等現(xiàn)象。將表面的水擦干，干燥1 h后，對(duì)比被水浸泡的部分與不浸泡的部分，仍沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何不良現(xiàn)象，表明兩類(lèi)熒光標(biāo)線(xiàn)的耐水性能優(yōu)異，能抵抗日常的雨水沖刷、浸泡。如表3所示，在進(jìn)行耐水性試驗(yàn)后，熒光標(biāo)線(xiàn)的輝度值幾乎沒(méi)有變化，這表明雨水的浸泡不會(huì)影響到熒光標(biāo)線(xiàn)的自發(fā)光效果，表明了熒光標(biāo)線(xiàn)具有良好的耐水性能。

4)耐堿性。

在室溫23 ℃±2 ℃條件下，在水泥板上涂覆熒光標(biāo)線(xiàn)，干燥后放置24 h。按照GB/T 9265建筑涂料涂層耐堿性的測(cè)定試驗(yàn)進(jìn)行，按照100 mL的蒸餾水中加入0.12 g氫氧化鈣的比例配制氫氧化鈣飽和溶液，將水泥板的2/3浸泡在(23±2)℃的溶液中24 h，觀(guān)察其是否有褶皺、起泡、裂紋、粉化、剝落等變化。同時(shí)，測(cè)試其在耐堿性試驗(yàn)前后的輝度對(duì)比，如表4所示。

表4 熒光標(biāo)線(xiàn)耐堿性試驗(yàn)前后的輝度對(duì)比

取出水泥試板，用水清洗干凈，干燥1 h。如圖5，圖6所示，在進(jìn)行耐堿性試驗(yàn)前后，涂有熒光標(biāo)線(xiàn)料的水泥試板均無(wú)褶皺、起泡、裂紋、粉化、剝落等變化。對(duì)比浸入氫氧化鈣溶液部分與不浸入溶液的部分，也沒(méi)有明顯的差異，表明該熒光標(biāo)線(xiàn)的耐堿性能良好，能抵抗外界的堿性物質(zhì)的侵襲。如表4所示，在熒光標(biāo)線(xiàn)的耐堿性試驗(yàn)前后，其輝度值幾乎沒(méi)有任何的變化，可以看出熒光標(biāo)線(xiàn)的耐堿性能優(yōu)異，發(fā)光性能也不會(huì)受到堿性物質(zhì)的侵襲而減弱。

5)抗紫外老化性能。

為研究熒光標(biāo)線(xiàn)在使用中受到紫外老化后，是否會(huì)導(dǎo)致發(fā)光能力的減弱。本文將熒光標(biāo)線(xiàn)涂膜成型，在40 ℃下連續(xù)用紫外光照射168 h。觀(guān)察表面是否有形變、氣泡、褶皺等現(xiàn)象，然后測(cè)試其發(fā)光輝度值。試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5 熒光標(biāo)線(xiàn)老化試驗(yàn)前后輝度值對(duì)比

如表5所示，熒光標(biāo)線(xiàn)在紫外老化168 h前后外觀(guān)無(wú)泛黃脫落等現(xiàn)象。在輝度值方面，經(jīng)過(guò)紫外老化以后，熒光膠結(jié)料的輝度值略有下降，但最大降低幅度僅為5%，表明紫外老化對(duì)熒光標(biāo)線(xiàn)的發(fā)光性能影響很小，不會(huì)影響熒光標(biāo)線(xiàn)的正常使用。

6)抗滑性能。

在室溫25 ℃下，在AC-13瀝青混合料上涂覆15 cm的熒光標(biāo)線(xiàn)膠結(jié)料，待其干燥后，用擺式摩擦系數(shù)測(cè)定儀測(cè)定其擺值BPN，試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

表6 熒光標(biāo)線(xiàn)擺值BPN測(cè)定結(jié)果

如表6所示，油性環(huán)氧熒光標(biāo)線(xiàn)的擺值為49，水性環(huán)氧熒光標(biāo)線(xiàn)擺值為54，均滿(mǎn)足《道路交通標(biāo)線(xiàn)質(zhì)量要求和檢測(cè)方法》不小于45BPN的要求。由此表明，熒光標(biāo)線(xiàn)的抗滑性能能夠滿(mǎn)足路面抗滑的需求，且水性環(huán)氧熒光標(biāo)線(xiàn)的抗滑性能更好，安全性更佳。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，研究了油性環(huán)氧熒光標(biāo)線(xiàn)和水性環(huán)氧熒光標(biāo)線(xiàn)等兩種雙組份交通標(biāo)線(xiàn)的不粘胎干燥時(shí)間、耐磨性能、耐水性能、耐堿性能，抗老化性能、抗滑性能的路用性能，得到如下結(jié)論：

1)水性環(huán)氧熒光標(biāo)線(xiàn)不粘胎時(shí)間小于40 min，能夠滿(mǎn)足快速開(kāi)放交通的要求。油性環(huán)氧熒光標(biāo)線(xiàn)的不粘胎時(shí)間長(zhǎng)達(dá)200 min以上，更適合新建道路使用。

2)兩類(lèi)雙組份熒光標(biāo)線(xiàn)磨耗值均滿(mǎn)足規(guī)范GB/T 1768漆膜耐磨性測(cè)定不大于40 mg的要求。但是，水性環(huán)氧熒光標(biāo)線(xiàn)磨耗值很接近于規(guī)范閾值，油性環(huán)氧熒光標(biāo)線(xiàn)的耐磨耗性能更加優(yōu)異。

3)經(jīng)耐水性試驗(yàn)和耐堿性試驗(yàn)證明，兩類(lèi)雙組份熒光標(biāo)線(xiàn)在試驗(yàn)后表觀(guān)無(wú)明顯變化，自發(fā)光效果未減弱，表明熒光標(biāo)線(xiàn)具有良好的耐水性和耐堿性。

4)兩類(lèi)雙組份熒光標(biāo)線(xiàn)在紫外老化168 h后外觀(guān)無(wú)明顯變化，輝度值略有下降，但降低幅度僅為5%，表明紫外老化對(duì)熒光標(biāo)線(xiàn)的影響小，不會(huì)影響熒光標(biāo)線(xiàn)的正常使用。

5)兩類(lèi)雙組份熒光標(biāo)線(xiàn)擺值均滿(mǎn)足《道路交通標(biāo)線(xiàn)質(zhì)量要求和檢測(cè)方法》不小于45BPN的要求，但水性環(huán)氧熒光標(biāo)線(xiàn)的抗滑性能更好，安全性更佳。

6)綜上所述，水性環(huán)氧熒光標(biāo)線(xiàn)的綜合性能更為優(yōu)異，能夠滿(mǎn)足交通標(biāo)線(xiàn)的各項(xiàng)技術(shù)要求，更適合作為道路交通標(biāo)線(xiàn)使用。